Nel 1587 il patriarca di Aquileia Giovanni Grimani decise di donare alla Repubblica la sua collezione di antichità: si trattava di una delle raccolte più importanti d'Europa, particolarmente interessante perché il patriarca prediligeva gli originali greci rispetto alle copie ellenistiche.
Il luogo prescelto per riporre la preziosa collezione fu il Vestibolo, che venne così trasformato, su disegno del patriarca stesso e di Vincenzo Scamozzi, in Museo Statuario della Repubblica.
I marmi del Patriarca, uniti a quelli lasciati alla Repubblica nel 1523 dallo zio, il Cardinale Domenico, vennero lì collocati: si trattava di circa duecento pezzi tra i quali numerosi originali greci, che vennero disposti sapientemente in pittoresco affollamento su progetto di Vincenzo Scamozzi e dello stesso Giovanni Grimani, in modo da creare un ambiente ricco di antica suggestione.
All'ordinamento sovrintese il Procuratore di San Marco Federico Contarini, che aggiunse di suo altri 17 marmi per completare la sistemazione.
Lo Statuario, inaugurato nel 1596, è uno dei più antichi musei pubblici d'Europa; esso rimase soggetto ai Procuratori sino a che un decreto del Senato del 1636 non lo sottopose alla sorveglianza del Bibliotecario e del Custode.
Ingranditosi nel corso degli anni successivi con altre donazioni, lo Statuario venne visitato da una lunga serie di studiosi e di "turisti" di qualità (da Coryat a Montfaucon, da de Brosses a Winckelmann).
I raffinati disegni di Anton Maria Zanetti il Giovane che lo descrissero nel Settecento, Rappresentazione in disegno delle quattro facciate e piedestali isolati della Libreria, Cod. It. IV, 123 (=10040) e Desegni delle Statue, de' Busti ed altri marmi antichi, Cod. It. IV, 65 (=5068) ci tramandano l'aspetto che la sala allora presentava.
L'importanza della presenza degli oggetti antichi a Venezia è sottolineata anche dalla fama degli artisti che nei due secoli di vita dello Statuario si dedicarono al restauro delle statue (da Tiziano Aspetti e Alessandro Vittoria ad Antonio Canova e Giuseppe Volpato), o che ne subirono il fascino e l'influenza (da Tiziano a Tintoretto e Canova).
Anche il Museo, come la Libreria di San Marco, venne trasferito nel 1811 a Palazzo Ducale, con conseguente smembramento dello Statuario. I marmi e le altre collezioni, incrementate da lasciti successivi, rimasero sparsi in tutto il Palazzo Ducale con criteri decorativi, per essere riuniti poi (1846) nell'appartamento del Doge. Nel 1882 l'amministrazione dei marmi fu separata da quella dei libri.
Reso disponibile per la donazione del re il Palazzo Reale nelle Procuratie Nuove, alcune sue sale in continuazione della Libreria Sansoviniana vennero destinate a sede del nuovo Museo.
Il Museo Archeologico di Venezia fu così ordinato tra il 1923 e il 1926 nella sede attuale al primo piano delle Procuratie Nuove .
La collezione originaria del patriarca Grimani è in gran parte conservata in esso.
Nel 1997 la Biblioteca Nazionale Marciana, insieme al Museo Archeologico Nazionale di Venezia, ha organizzato la mostra nelle Sale Monumentali della Biblioteca: Lo statuario della Serenissima. Due secoli di collezionismo di antichità: 1596-1797, catalogo a cura di Irene Favaretto e Giovanna Ravagnan, Venezia 1997.