La pionera creación del Servicio de Investigación Prehistórica en octubre del año 1927 sentó las bases para el desarrollo de la arqueología científica valenciana.

En octubre de 1927 se aprobó la creación del Servicio de Investigación Prehistórica de la Diputación de Valencia, siendo nombrado Isidro Ballester su técnico principal. Éste decidió centrarse en la realización de excavaciones, su estudio y publicación, como único camino de asentar la institución. Y para ello supo rodearse de un excelente equipo de colaboradores, entre los que destacan Lluís Pericot García, Mariano Jornet Perales, Gonzalo Viñes Masip y Fernando Ponsell Cortés.
En 1927 el Museo se instaló de forma provisional, en unos pequeños locales del Palau del Temple. La necesidad de espacio para su exposición y el rápido crecimiento de las colecciones, debido a las campañas de excavación, motivan su traslado al Palau de la Generalitat, ubicación que conservaría, con diversas vicisitudes, desde 1928 hasta 1950, año en que volvió a trasladarse, esta vez al Palau de la Batlia.
Hasta 1936, año en que se logra una instalación que se considerada definitiva en los Salons Daurats, ocupa diferentes espacios provisionales. Durante la Guerra Civil, algunas piezas son evacuadas a los sótanos del Palau de la Generalitat y en 1939 la Junta Delegada de Incautación y Protección del Tesoro Artístico Nacional de Valencia decreta el traslado a sus almacenes. A ello se opone con éxito la Corporación Provincial, siguiendo el criterio de Ballester, alegando la extrema fragilidad de la cerámica.
Durante su instalación en el Palau de la Generalitat, el Museo disponía de dos salas, una dedicada a los materiales del Paleolítico, el Neolítico y la Edad del Bronce, y otra con las colecciones de Empúries e Eivissa y los pertenecientes a la Cultura Ibérica.