Muzeul deţine piese de o exceptională valoare istorică, documentară şi artistică, din rândul cărora amintim: din paleolitic, fosilele de la Bugiuleşti, uneltele din piatră găsite la Dârjov şi Fărcaşele, judeţul Olt; splendida ceramică pictată aparţinând celui mai vechi neolitic românesc, descoperită în aşezarea de la Cârcea; vasul de lemn de la Grădinile-Olt, unic în această parte a Europei, atribuit culturii Cârcea; ceramica, plastica antropomorfă şi zoomorfă variată şi bogat ornamentată aparţinând culturilor neolitice Starčevo-Criş, Dudeşti-Vinča şi Vădastra descoperite la Rast, Vădastra, Fărcaşele, Cârcea, Verbicioara, Verbiţa şi Sălcuţa; obiecte din epoca bronzului – vase, ustensile, podoabe, din cultura Verbicioara şi din câmpurile de urne de la Rast sau cele de la Cârna.
Prima civilizaţie a fierului este reprezentată prin piesele descoperite în urma cercetărilor arheologice efectuate la Bistreţ, Ghidici, Basarabi, Desa, Hotărani, Vârtop.
