Il museo ospita la documentazione archeologica del territorio arceviese esposta con criterio cronologico.

Al Paleolitico superiore (Gravettiano) risalgono gli strumenti litici del giacimento all'aperto di Ponte di Pietra. Si trattava probabilmente di un sito dove i cacciatori si recavano stagionalmente per la lavorazione della selce data la straordinaria abbondanza e concentrazione di manufatti in pietra.

Rappresentativo di un aspetto dell'Eneolitico marchigiano è il sito di Conelle difeso da un fossato artificiale nel quale è stata rinvenuta una grandissima abbondanza di materiali archeologici che documentano le diverse attività praticate nel villaggio.

I reperti ceramici di Cava Giacometti provengono da un sito frequentato per quasi un millennio, seppur non in maniera continuativa, durante diversi periodi della Preistoria, nel Neolitico, Eneolitico e nell'età del Bronzo.

All' età del Bronzo finale risale il villaggio di altura di Monte Croce Guardia, costituito da capanne con la base scavata nella roccia, dove si svolgevano numerose attività di tipo produttivo ed artigianale.

Splendidi i corredi funerari gallici della Necropoli gallica di Montefortino (IV secolo a.C. - III secolo a.C.) e gli oggetti votivi di un santuario che fu oggetto di culto dal V secolo a.C. all'età romana.