L'esposizione delle collezioni archeologiche nelle dieci grandi sale del Museo si articola in ordine cronologico, presentando i diversi siti, secondo un suggestivo viaggio nel tempo, dalla Preistoria al Medioevo, passando attraverso il complesso fenomeno della maturazione culturale dell'età del Bronzo e dell'età del Ferro, fino a sfociare nei documenti della romanizzazione del settentrione italiano e la transizione al medioevo.

Il Ciclo dei Prodi di Villa Castelnuovo è un'opera affrescata databile verso la metà del XV secolo, venuta alla luce nei ruderi di quella che doveva essere la sala di rappresentanza del castello di Villa Castelnuovo nel comune di Castelnuovo Nigra. I dipinti che compongono il ciclo sono stati staccati, trasportati su pannello e restaurati; essi vengono ora conservati presso il Museo.

Il Museo Archeologico del Canavese gestisce inoltre il sito archeologico della Grotta Boira Fusca, inserita in un notevole complesso naturalistico-ambientale, che, a seguito delle campagne di scavo, è stata acquisita e recuperata agli studi ed è oggi visitabile su prenotazione di gruppi.