Die archäologische Sammlung besteht seit Gründung des Museums und umfasst Bodenfunde der verschiedensten Materialarten. Die Vor- und Frühgeschichte vermittelt einen Überblick über die ältesten Abschnitte der Kulturgeschichte des Menschen von der Altsteinzeit bis hin zur Zeit Karls des Großen um 800 n.Chr., für die es im mitteleuropäischen Raum so gut wie keine Schriftquellen gibt.

Die Archäologie des Mittelalters und der Neuzeit erschließt besonders kulturgeschichtliche Bereiche, etwa des Alltagslebens, über die die schriftliche Überlieferung kaum oder nur unzureichend Auskunft gibt.

Mit ihrem überregionalen Profil, das den gesamten deutschen Sprachraum umfasst und auch darüber hinausreicht, unterscheidet sich die vor- und frühgeschichtliche Sammlung von den zumeist regional ausgerichteten archäologischen Museumssammlungen. Sie ist mit einer eigenen Dauerausstellung im Museum vertreten. Glanzstücke sind der Goldhut von Ezseldorf/Buch (10./9. Jh. v.Chr.) und die Adlerfibel von Domagnano (um 500 n.Chr.).

Die Sammlung zur Archäologie des Mittelalters und der Neuzeit umfasst vorwiegend Funde aus Nürnberg von der Stadtgründung bis in die jüngere Vergangenheit. Exponate finden sich in den Ausstellungen „Mittelalter“ und „Alltagskultur bis 1700“.