Nel museo sono esposti i reperti archeologici degli insediamenti nell'area di Sant'Antioco e del Sulcis. Risalgono al neolitico e alla civiltà nuragica gli oggetti venuti alla luce negli scavi in varie zone dell'isola.

Molti materiali testimoniano la cultura fenicia, che ebbe proprio a Sant'Antioco, nell'antica Sulki, il più antico insediamento in Sardegna. Sono esposti gli oggetti ritrovati nelle tombe del tofet: utensili, anfore, lucerne, gioielli, amuleti, maschere apotropaiche. Lo stesso tofet è ricostruito in un modello che illustra la disposizione delle stele e delle urne rinvenute negli scavi.

L'ultima sezione è dedicata alla cultura romana, che si insediò nell'area dal III secolo a.C.; sono esposti corredi funebri e oggetti in uso nella vita quotidiana, come pentole e stoviglie.