Le musée Théo Desplans (maire de Vaison-la-Romaine de 1941 à 1944 et de 1947 à 1971) a été agrandi et entièrement rénové en 1998 (Architectes : Jean René Baron, Pierre Issanjou, Pierre Roux). Les collections, présentée suivant le programme muséographique, appuyé sur les travaux des différents archéologues et spécialistes qui ont étudié Vasio et approuvé par la Direction des Musées de France (Inspection Générale des Musées Classés et Conservés), sont réparties sur 803 m2 . Le musée ainsi modernisé est une composante essentielle des sites archéologiques.

L’extension de l’'édifice (sous le mandat du maire Claude Haut et de l’adjoint au Patrimoine Michel Vignal) est parfaitement intégré aux vestiges classés qui l'entourent (Puymin en 1942, le théâtre en 1862). Pour y parvenir, la façade a été traitée en béton de site dans un ton qui rappelle le safre de la colline. L'entrée primitive située à l'ouest a été abandonnée au profit d'une nouvelle entrée au sud, qui est totalement accessible aux personnes handicapées. Son intérêt est aussi de replacer le bâtiment dans l’axe d’un cheminement antique qui passe entre la Maison à l’Apollon lauré et le Sanctuaire à Portiques.
A l'intérieur, des perspectives ont été ouvertes à partir d'un jeu de transparences et d'écrans colorés qui mettent en valeur les antiquités : murs à mi-hauteur, patio vitré...
Une salle d'audiovisuel permet aux visiteurs qui n'ont pas pu suivre les visites guidées sur le terrain de regarder un documentaire sur le site archéologique. Depuis le printemps 2006, des audioguides (financés par la Région et la Commune) sont distribués au musée pour faciliter la découverte des sites gallo-romains et de tous les monuments de la Ville. Ils viennent s’ajouter aux visites guidées très complètes des conférenciers (pour groupes sur réservation et pour les familles à horaires fixés). Ils sont proposés en français, anglais, allemand et néerlandais. Un texte a été spécialement créé pour les jeunes français. Comme l’a compris Pierre Meffre, Maire de Vaison-la-Romaine, ces audioguides étaient un investissement nécessaire pour accueillir correctement les étrangers (de 30 à 50% selon les saisons) qui visitent Vaison. Aux familles françaises, ils offrent une liberté d’horaires et de temps. Chacun peut être autonome pour découvrir les vestiges gallo-romains (et plus largement de tous les édifices romans et modernes).