Здесь представлены археологические находки, относящиеся к эпохам камня, бронзы и железа. Многие памятники дали названия археологическим культурам (ананьинская, именьковская, пьяноборская), которые известны далеко за пределами региона. Экспозиция построена по тематическому принципу — ее оригинальность состоит в показе жизнедеятельности древнего населения края через развитие основных занятий и повседневной бытовой культуры. Кроме подлинных предметов, представлены реконструкции костюмов, макеты жилищ и укреплений эпохи бронзы и раннего железного века.
Среди уникальных экспонатов – рубящие орудия из кремня (нуклеусы, отщепы и др.) со стоянки каменного века (100–35 тыс. лет до н.э.); бронзовая секира V–IV веков до н.э., относящаяся к ананьинской археологической культуре; серебряная маска IX–X веков из погребения Танкеевского могильника.
