המוזיאון שוכן על מצוק המשקיף אל נוף מרהיב של דיונות חול וחוף הים הסלעי. ראשיתו בגילוי ממצאים ארכיאולוגיים תוך תפירות להכשרת שטח היישוב וממצאים שנמשו מהים ע"י חברי הקיבוץ שעסקו בדייג בשנים הראשונות של פלמחים.

במהלך השנים נוספו ממצאים מחפירות שונות באזור, מערוצו התחתון של נחל שורק ועד נמלה העתיק של יבנה-ים.

האוסף צמח בהדרגה, תוך יצירת קשר אמיץ עם רשות העתיקות, ארכיאולוגים ואנשי אקדמיה שונים. תחילה רוכז האוסף בחדרון, אחר כך בצריף ומשהתרבו הממצאים הקים קיבוץ פלמחים בשנת 1969 את המבנה בו שוכן המוזיאון כיום.

מוזיאון "בית מרים" נקרא על שם מרים ליפשיץ ז"ל, חברת הקיבוץ אשר סייעה בליקוט החרסים הראשונים.

שפע הממצאים שופך אור על התיישבות של אוכלוסיות שונות באזור למן תקופת האבן ועד לימינו. הקירבה לנחל שורק, לדרך הים, לאדמה פורייה ושפע הדגה היוו מקור מחייה ותנאים נוחים להתיישבות האדם במקום. על גבעות הכורכר הסמוכות נחצבו מערות למגורים וקבורה ובהם שרדו ממצאים מרתקים המוצגים במוזיאון.

אוסף המוזיאון ממשיך להתעשר מחפירות המתקיימות באזור מדי פעם, במהלך שנת 2003 נפתח אגף חדש בו מוצגים ממצאים מיבנה-ים, ממצולות הים ומאתרים נוספים.