הארכיון הוקם בשנת 1980 כאגף במוזיאון. מטרת הארכיון לשמר, לתעד ולספר לדורות הבאים באמצעות מסמכים, תמונות ומוצגים את ההיסטוריה של המושבה/העיר.

בארכיון ניתן למצוא את הפרוטוקולים הראשונים של ועד המושבה כמו גם ארכיונים אישיים של צבי הוכברג, אריה פצ'ורניק ואוספים אישיים אחרים.

הארכיון כולל אוסף קלטות שמע וידאו ותקליטורים מערבי "מספרי סיפורים" שנערכו במוזיאון ובהם סיפורים מפי צאצאי הראשונים, ואוסף קלטות מאירועים שונים שנערכו במוזיאון ובאתרים ההיסטוריים השונים בעיר. כמו כן ניתן למצוא בארכיון תמונות מראשית ימי המושבה ועד היום המספרות על התפתחות המושבה ומתעדות אירועים שונים שקרו במשך השנים, כן תמונות מחזור של ביה"ס העממי במושבה שמשכנו היה בית ראשונים.

הארכיון כולל גם ספרייה בה ניתן למצוא ספרים העוסקים במושבות העלייה הראשונה וכן את כל הספרים שיצאו על נס ציונה. 

הארכיון עומד לרשותם של חוקרים, סטודנטים ותלמידים העוסקים בחקר ההיסטוריה העירונית ובחקר תולדות העלייה הראשונה. המשתמשים באוספי הארכיון מתחייבים להמציא לארכיון עותק אחד של עבודתם לאחר פירסומה.