2008 yılında yaklaşık 30 bin metrekarelik bir alanda, İpek Yolu üzerinde inşaatına başlanıp 2011 yılında yapımı tamamlanan müze, dünyanın ikinci en büyük mozaik müzesidir. Zeugma antik kentinde 1987 yılından beri süregelen kazı çalışmalarında elde edilen mozaikler müzenin A bloğunda sergilenirken, Gaziantep ili çevresinde yapılan kazılardan ulaşılmış Bizans İmparatorluğu zamanından kilise mozaikleri B bloğunda sergilenmektedir. Müzenin idari kısmı C blokta bulunmakla birlikte burada aynı zamanda fuaye ve konferans salonları da mevcuttur. Zeugma müzesinde sergilerin tamamı antik kentin atmosferini yansıtabilmesi açısından kentin milattan önceki yüzyıllarda olan ölçülerine sadık kalarak sunulmaktadır. Müzede antik dönemin sonlarından ve Bizans döneminden toplam 2.488 metrekare mozaik ve 140 metrekarelik duvar resimleri (freskler), dört adet çeşme, Zeugma’daki tapınaklardan 20 adet sütun, dört adet kireç taşı heykeli, bronz bir Mars heykeli, bir Athena heykeli ve mezar stelleri, 100 binden fazla bulla olarak adlandırılan mühür baskısı sergilenmektedir.

Müze, Zeugma Bölümü ve Bizans Bölümü olarak iki ana bölüme ayrılmaktadır. Zeugma Bölümünün bodrum katında barajın altında bulunan hamam mozaikleri, giriş katında Poseidon, Euphrates, Dionysos villalarından bulunmuş taban ve duvar mozaikleri teşhir edilmektedir. Mars heykeli ise bodrum katında konumlandırılmış bir sütunun üzerinde giriş katına yükselmektedir. Birinci katta ise 2000 yılında yapılan kurtarma kazılarından mozaikler ağırlıkla sergilenmektedir.

Dionysos’un düğünü mozaiği bu katın girişinde sergilenirken ünlü adı Çingene Kızı ve buğulu bakışlarıyla Zeugma’nın Mona Lisa’sı olarak tanınan Maenad mozaiği ise labirent şeklinde dizayn edilmiş bir koridorun ardından ziyaretçileri karşılamaktadır. Çingene kızı mozaiğinin bordürlerinden 12 parça mozaik ABD’de bir eyalet üniversitesinde bulundu, Kültür ve Turizm Bakanlığı’nın desteği ile 2018 yılında müzede sergilenmeye başlandı. Müzenin duvarlarında Zeugma şehrinde olan birinin bakışıyla şehrin çevresindeki coğrafya büyük fotoğraflarla sunulmaktadır. Müzenin her iki bölümünde de mozaikler kronolojik olarak sıralanmış böylece ziyaretçilere tarihsel süreçlerle ilgili perspektif kazandırılması amaçlamıştır. Mozaikler müzede, antik kentteki bulunma noktalarına göre konumlandırılmıştır. Bunlara ek olarak daha interaktif bir tecrübe sağlamak amacıyla mozaikler dijital animasyonlarla da desteklenmektedir.