Las colecciones arqueológicas del museo Carnavalet tienen alrededor de 10.000 objetos que ilustran los orígenes de París, desde la Prehistoria hasta la Edad Media.

Proceden sobre todo de excavaciones llevadas a cabo desde el siglo XIX e incluyen esculturas, elementos arquitectónicos, estelas funerarias, cerámicas, vidrios, bronces, joyas, monedas, etc.

Algunas obras son elementos especialmente raros: molares de mamut, piraguas del Neolítico (4500-2000 a. C.), un maletín de cirujano del siglo III d. C. e incluso una huella funeraria del rostro de un niño del siglo III d. C.