Le ricerche archeologiche nell’isola di Pantelleria cominciano nel tardo XIX secolo ad opera di Saverio Francesco Cavallari e Paolo Orsi che rivelarono l’importanza del sito della collina di San Marco. Su quell’altura, che domina con ampia vista l’area portuale e le assi di comunicazione verso l’interno, i due archeologi segnalarono la presenza di imponenti mura in blocchi squadrati e grandi cisterne. Soltanto dal 1996, sotto la direzione del Servizio per i beni archeologici della Soprintendenza ai Beni culturali e ambientali di Trapani, di cui allora era responsabile Sebastiano Tusa, vengono avviati numerosi scavi in collaborazione con varie Università italiane ed europee dando così inizio allo studio sistematico e continuato del Patrimonio archeologico dell’isola.
Negli anni, Sebastiano Tusa è riuscito a portare Pantelleria all’attenzione di molte Istituzioni culturali che ha coinvolto via via in molti progetti di ricerca, tutela e valorizzazione. Tra queste, oltre alla Soprintendenza per i Beni culturali ed ambientali di Trapani, si ricordano il Gruppo d’Indagine Archeologica Subacquea Siciliana (che con successivi passaggi istituzionali diventerà la Soprintendenza del Mare della Regione siciliana), Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, l’Università Suor Orsola Benincasa di Napoli, l’Università di Sassari, l’Università di Tübingen, l’Università della Basilicata e la Brock University con le quali ha intrapreso diverse campagne di scavo portando alla luce numerosi siti e reperti e acquisendo in tal modo nuovi dati e materiali sulla storia e sull’importante ruolo dell’isola che, com’è noto, ha a lungo rappresentato il tramite e la frontiera tra Europa ed Africa.
Le testimonianze più antiche finora conosciute sui primi insediamenti a Pantelleria risalgono all' Età del Bronzo, ovvero ai primi secoli del II millennio a.C. Si tratta del villaggio preistorico fortificato di Mursia e dell'adiacente necropoli costituita da peculiari edifici in pietra, monumenti sconosciuti al di fuori di Pantelleria, che vengono denominati Sesi. I Sesi di Pantelleria sono strutture circolari a tronco di cono, costruite secondo una tecnica megalitica ed adibite ad esclusiva funzione sepolcrale; presentano un paramento ben costruito con poderosi blocchi e struttura interna a sacco in pietrame vario. Soltanto sui fianchi venivano ricavate una o più piccole cavità adibite al rituale funerario. Un poderoso muro di cinta ancora ben conservato proteggeva il villaggio di capanne sul lato di terra. Ha andamento curvilineo, sezione trapezoidale ed altezza conservata di oltre metri 5. In molte capanne è stato rinvenuto un'ingente quantità di materiale ceramico e litico.
L’Acropoli di Santa Teresa e San Marco, a monte dell'odierno centro abitato, era la sede dell’insediamento fenicio-punico prima e romano poi, più importante dell’isola: l’antica Cossyra. Le mura delle città e numerose tracce di vani abitativi sono ancora oggi visibili. Dall'acropoli di San Marco provengono le Teste Imperiali di Giulio Cesare, di Agrippina o Antonia Minore e dell’Imperatore Tito. Le indagini hanno messo in luce consistenti tracce di una rampa monumentale di accesso all’Acropoli, un’area consiliare, un’area sacra e resti di numerose abitazioni di pregio.
Gli scavi al santuario rupestre punico-romano del Bagno dell'Acqua allo specchio di Venere hanno consentito di ipotizzare una idea di massima del monumento, costituito da una struttura porticata di notevole consistenza e da una gradinata di accesso ancora da scavare.
Recentemente, il Comune di Pantelleria ha intitolato il Museo del Mare a Sebastiano Tusa e la Soprintendenza del Mare ne ha progettato l’allestimento museografico. Si tratta di un edificio situato alla periferia industriale del centro abitato per il quale la Soprintendenza ha ideato una sistemazione degli interni in assonanza con alcuni elementi naturali e antropici del paesaggio, cercando così di ribadire la precisa collocazione del Museo in rapporto all’isola e alla sua storia. L’esposizione nelle sale è articolata in sezioni cronologico-tematiche che ripercorrono le varie tappe delle rotte di navigazione e dei rapporti intercorsi con le civiltà che si sono avvicendate a Pantelleria a partire dalla preistoria. A testimonianza dell’impegno e dell’interesse dimostrato per questa isola, Sebastiano Tusa è stato insignito del Premio “Progetto da Pantelleria” per aver ideato l’itinerario subacqueo di Cala Gadir che attraverso il web è visibile da tutto il mondo.