Du fait des liens étroits qui existaient entre l'IE et le MEN, il s'initia parallèlement à l'ethnologie et à la conception d'expositions: Etre nomade aujourd'hui (1979), Objets prétextes, objets manipulés (1983), Des animaux et des hommes (1987), Le trou (1990). Fasciné par ce medium et par la qualité de la démarche développée à Neuchâtel, il opta définitivement pour cette voie en 1992, lorsque Jacques Hainard lui proposa la charge de conservateur adjoint. 

Il a codirigé ensuite la conception et la réalisation des expositions Les femmes (1992), Si(1993),  Marx 2000 (1994), La différence (1995), Natures en tête (1996), Pom pom pom pom (1997), Derrière les images (1998), L'art c'est l'art (1999), La grande illusion (2000-2001), Le musée cannibale (2001-2002), X – spéculations sur l'imaginaire et l'interdit(2003) et Remise en boîtes (2005). Il s'est également occupé de l'itinérance de l'exposition Natures en tête à Saint-Gall, Dresden et Paris (1997-2000), de la refonte des espaces permanents du MEN (exposition Himalaya et exposition L'ethnographie en quatre étapes, 1999) et de la réinterprétation de Derrière les images au Musée d'Aquitaine de Bordeaux (2000) et de La grande illusion au Musée d'histoire de la Ville de Luxembourg (2003) et à Charleville-Mézières (2004). Il a par ailleurs assumé avec Jacques Hainard la mise en place et la direction des activités liées au Centenaire du Musée. 

A l'extérieur du MEN, il a coréalisé l'exposition permanente du Musée de la Main à Lausanne (Jeux de mains, 1995-1997) avec Ninian Hubert van Blijenburgh, une exposition itinérante en collaboration avec l'Office fédéral de la statistique (Et si on refaisait les comptes, 2000) avec Jacques Hainard, et l'exposition permanente du Musée des moulins souterrains du Col-des-Roches (La grotte retrouvée, 2000-2001) avec Viviane Müller, Orlando Orlandini, Nicolas Yazgi et Jean-Pierre Zaugg.

Avec la nouvelle équipe dont il s'est entouré après sa nomination, il a conçu et réalisé les expositions Figures de l'artifice, présentée dans le bâtiment des expositions temporaires du 11 novembre au 31 décembre 2006, Retour d’Angola, présentée dans la Villa de Pury du 6 décembre 2007 au 31 décembre 2012, La marque jeune, présentée dans le bâtiment des expositions temporaires du 28 juin 2008 au 17 mai 2009, puis à Liège au Musée de la vie wallonne du 4 mars au 15 août 2010, Helvetia Park, présentée dans le bâtiment des expositions temporaires du 5 septembre 2009 au 16 mai 2010, à Bellinzone du 16 octobre 2010 au 23 janvier 2011 et à Aarau du 31 mars au 31 juillet 2011, Bruits, présentée dans le bâtiment des expositions temporaires du 2 octobre 2010 au 15 septembre 2011,  What are you doing after the apocalypse?, présentée dans le bâtiment des expositions temporaires du 19 novembre 2011 au 24 juin 2012, Hors-champs présentée dans le bâtiment des expositions temporaires du 3 novembre 2012 au 29 décembre 2013 - deuxième volet d'un triptyque sur le thème du patrimoine culturel immatériel, dans le cadre d’un projet de recherche du FNRS (Midas Touch) mené en partenariat avec l’Institut d’ethnologie de l’Université de Neuchâtel et plusieurs autres instituts helvétiques -, Imagine Japan présentée dans le bâtiment des expositions temporaires du 20 avril 2014 au 26 avril 2015 et Secrets en ville de Neuchâtel du 17 mai au 18 octobre 2015. Après de conséquents travaux de rénovation de la Villa de Pury, Marc-Olivier Gonseth a signé sa dernière exposition au MEN: L'impermanence des choses. Inaugurée le 26 novembre 2017, cette exposition de référence est centrée sur les collections de l'institution et son histoire. Elle rappelle que les êtres humains et les biens matériels qu’ils échangent ne cessent de se transformer, tout comme le regard porté sur eux.

Sur le plan de l’enseignement et de la recherche, sa formation en linguistique l’a amené à intervenir tout d’abord dans les domaines de l’interaction et de la communication, puis dans ceux de la muséographie et de l’expographie.