Il se trouve en face de la Huaca Cao Viejo. Il comprend six salles à thème qui présentent en plus des moniteurs LCD, dont les vidéos apportent de nombreuses informations. Les deux premières salles présentent les données générales du site archéologique. Des céramiques, des calebasses taillées au burin, des tissus et des paniers de jonc, présentés dans l'ordre chronologique (depuis la période pré-hispanique jusqu'à aujourd'hui) témoignent de la continuité culturelle de cette partie de la vallée Chicama. On y voit également des objets de la période coloniale, découverts dans l'ancienne chapelle de la place Huaca Cao Viejo.

La troisième salle propose comme pièce majeure, l'idole en bois de plus de deux mètres, pièce importante des rituels cérémoniels et enterrée plus tard dans un rempart du temple.

La quatrième salle reproduit les sacrifices humains des Moches. On y voit des céramiques aux motifs représentant des prisonniers et des vainqueurs. Sur une vidéo,  on peut voir le déroulement d'une bataille.

La cinquième salle montre des céramiques retrouvées dans une tombe "réoccupée". Elle appartenait à une dignitaire (femme) de l'élite de Moche.

La sixième salle est dédiée à la Dame de Cao. Sa momie est en parfait état et on peut toujours remarquer sur ses mains et ses chevilles, des tatouages en forme de serpent et d'araignée. Des couronnes de cuivre doré, des bijoux pour les oreilles, les 44 anneaux de nez, propulseurs de flèches, des masses et une céramique la représentant, accompagnée d'une guérisseuse, sont également exposés.

LA DAME DE CAO

La Dame de Cao  gouverna la société Moche dans la vallée Chicama vers l'an 350 après J.C. Sa tombe fut découverte l'an 2006, par un groupe d'archéologues péruviens, dirigés par Régulo Franco Jordán.
Les dimensions de la tombe sont de 3.30 m par 1.45 m. A l'entrée de la tombe on a trouvé une pièce de poterie représentant un hibou de style Gallinazo.
Pendant  plus de 6 mois, la Dame de Cao fut observée et analysée. Son enveloppe mesurait 1.81m. par  0.75 m. sur0.42 m. de haut, son poids évalué à 120 kilos. Elle était faite de 26 couches de tissus. Une des étoffes avait plus de 70 m. de long et entourait le corps de la Dame de Cao quarante huit fois. Son visage était couvert par une assiette de cuivre doré.
A ses côtés, on trouve 11 pièces de poteries : 4 de style Gallinazo, 7 de Moche Initial.

On dénombre 44 ornements de nez, 2 massues en bois couvertes de plaques en cuivre doré, 4 couronnes, 15 colliers (d’or, cuivre et pierres semi-précieux), des petites boucles d’oreilles avec incrustation de turquoises et 23 estólicas (propulseurs de flèches) de cuivre doré, qui sont enveloppés avec elle.
Une des couronnes, semblable à celle que l’on trouve dans l'iconographie moche, faite de 2 bandeaux symboliserait  un personnage du même rang que le « Seigneur de Sipán ». Invoquant cette similitude, l’archéologue Régulo Franco soutient que ce personnage serait« la Dame de Cao ».
Agée  de 25 à 30 ans, elle mesure 1.48 m. et a les cheveux tressés. A sa mort, son corps fut enduit de cinabre (sulfure de mercure). On aperçoit sur ses bras et ses mains des tatouages  représentant des serpents et des araignées.A ses côtés, repose les restes d'un jeune homme de 15 ans avec une corde de jonc autour du cou.