L'allestimento mescola reperti originali con ricostruzioni scenografiche dettagliate in scala 1:1 di una panoramica antropologica degli uomini primitivi, la narrazione dell'habitat ricostruito di una grotta dei Gessi Bolognesi in cui vivevano le popolazioni, la presenza di una palafitta e l'istantanea delle grandi faune estinte della Glaciazione Würm (come il megacero e il bisonte delle steppe).

La realtà museale è articolata su due piani (l'estensione superficiale complessiva supera i 500 m²) e il percorso didattico e pedagogico si caratterizza per una dislocazione su sezioni espositive, le quali descrivono i principali fenomeni concatenati al territorio (nelle sue origini) a livello geologico, paleoecologico e antropologico. Le tematiche trattate vengono sottolineate dalla presenza di fossili (bivalvi, molluschi, gasteropodi e litodomi, a titolo d'esempio) e raccolte archeologiche (come le tracce della civiltà villanoviana), ricostruzioni di tipo dioramico e l'installazione di pannelli pittorici. Le tre sale della mostra sono rispettivamente intitolate, "Ambienti e Animali prima della Storia", "Uomini delle Origini" e "La Civiltà del Ferro".

All'esterno del Museo Donini (e ad integrazione di esso), è operante dal 2008 il PreistoPark, piccolo parco tematico sui grandi mammiferi estinti, che si avvale di riproduzioni fedeli e a grandezza naturale del mammut, del leone delle caverne, l'orso delle caverne e la iena delle caverne.