1995年12月，中央研究院歷史語言研究所臧振華院士接受行政院國家科學委員會委託在該地進行考古遺址調查起，至今連同其周邊新開發臺南特定工業區及樹谷工業園區，已發現85處以上考古遺址。其中史前館進行搶救發掘者共32處，這些遺址中所埋存史前文化的年代，最早可達5,000年前左右，最晚則約距今300多年，涵蓋的時間範圍長達4,500年，包括大坌坑、牛稠子、大湖、蔦松、西拉雅及明清漢人等文六個文化層。

為了妥善保存因開發臺南科學園區所進行搶救發掘的遺址出土珍貴的文化資產，2002年國科會與臺南縣政府提出興建博物館之議，2003年4月教育部指定國立臺灣史前文化博物館（簡稱史前館）保管南科園區出土文物及辦理興建博物館事宜。2003年4月起至2004年12月教育部共召開「研商設置國立臺灣史前文化博物館南科分館保存南科園區出土文物之可行性與相關事宜」5次會議，原則同意新單位為史前館之分館。

經多方共同努力下，於2007年獲得行政院首肯，2008年2月奉行政院二度核定建館。 2018年12月定名「國立臺灣史前文化博物館南科考古館」並進行試營運， 2019年10月19日正式對外開館營運。

為了使南科地區所出土的珍貴資料得以充分研究、推廣，史前館積極推動考古資料數位化，以期為南科地區史前史的建立提供研究基礎，並達到向民眾推廣考古知識的目標。