La villa è situata nel centro città di Varese, all'interno dei Giardini Estensi, su una collina da cui si ammira lo splendido panorama del lago di Varese delle Prealpi e delle Alpi, da qui il nome Mirabello. Edificata nel corso del XVIII secolo, nel 1949 diventa proprietà dell'amministrazione comunale e viene adibita a Museo. La collezione della sezione archeologica nasce dalla raccolta del Museo Patrio e si è arricchita grazie ai numerosi reperti provenienti dalle campagne di scavo e ricerca condotti nei siti UNESCO varesini dell'Isolino Virginia e di Bodio Lomnago.

Il percorso di visita segue un criterio cronologico e parte dall'esposizione dei ritrovamenti preistorici derivanti dai siti palafitticoli locali, che sono i più antichi dell'arco alpino. Si prosegue verso l'Età del Bronzo e del Ferro, grazie ai reperti del periodo preromano legati alla Cultura celtica di Golasecca. Il patrimonio di epoca romana ripercorre la progressiva assimilazione culturale delle popolazioni locali ai costumi e all'organizzazione amministrativa del mondo romano.

Inoltre, il Museo ospita una sezione rinascimentale, che rievoca gli ideali patriottici ed il furore garibaldino della città di Varese tramite il grandioso dipinto di Eleuterio Pagliano intitolato Lo Sbarco dei Cacciatori delle Alpi a Sesto Calende il 23 maggio 1859.

Per la ricchezza e l’importanza dei materiali, il Museo, fin dalla sua fondazione, ha costituito un imprescindibile punto di riferimento per gli studiosi di preistoria italiani e stranieri, ma anche per il pubblico generico e per quello scolastico. Infine, all'interno della villa, è possibile ammirare la collezione di lepidotteri Tamagno e Simondetti, recuperata grazie ad una recente manutenzione conservativa.