Од самог почетка свог постојања Музеј је указивао и на значај археолошке науке и струке у свом деловању, што је јасно истакнуто у студиозно припреманој концепцији која је званично усвојена 1966. године. Наредне 1967. године, оформљене су музејске збирке, међу којима и Археолошка, која је исте године попуњена са 60 предмета откупљених приликом обиласка терена на простору јужне и западне Србије. Овакав начин сакупљања предмета практикован је и низ година касније, а најчешће је био диктиран потребама планираних тематских изложби.
Према начину набавке, најмању групу предмета али најзначајнију у погледу документарне вредности представљају артефакти откривени археолошким истраживањима (рекогносцирања и ископавања).
Фонд Археолошке збирке обухвата више од 500 инвентарних јединица. Збирку чине разнородни предмети различите културне припадности и хронолошког опредељења, од неолита до позног средњег века. Сви предмети потичу са бројних налазишта из различитих крајева Србије.
Засебан корпус у Збирци чине предмети који су као гробни налази откривени током археолошких истраживања аваро-словенског гробља у Малом Иђошу 1970. године.
У оквиру Збирке, по броју и репрезентативности заступљених примерака, издвајају се колекције накита, оруђа и оружја. Највећи део предмета ових колекција припада средњовековном раздобљу.