Liczące ok. 6000 zabytków, mają charakter wybitnie regionalny, gdyż wiążą się terytorialnie z Płockiem i północnym Mazowszem.
W zbiorach Działu Archeologii znajduje się:
Choć ich niemałą część stanowią znaleziska z dawnych rozkopywań amatorskich i przypadkowych odkryć, to jednak coraz większy udział (ponad 60% całości zbioru) mają materiały pozyskane podczas powojennych badań profesjonalnych, zarówno własnych jak i innych instytucji.
Do najbardziej wartościowych poznawczo należą następujące zespoły:
inwentarze krzemienne ze stanowisk schyłkowopaleolitycznych i mezolitycznych w Kotlinie Płockiej,
zbiór ok. 60 neolitycznych siekier krzemiennych i kamiennych toporów z wielu miejscowości dorzecza środkowej Wisły,
skarb ozdób brązowych kultury wschodniopomorskiej z Suchodołów, pow. Kutno,
zespół zabytków (m.in. cenne okazy militariów i ponad 100 naczyń glinianych) kultury przeworskiej i wielbarskiej z cmentarzyska ciałopalnego w Dzierzążni Nowej, pow. Płońsk,
obfite materiały ze średniowiecznych stanowisk osadniczych i nekropolicznych, w tym m.in. unikatowe ozdoby i przedmioty uzbrojenia z cmentarzyska z XI – XIIw. w Płocku – Podolszycach, liczne zabytki ze Wzgórza Tumskiego i Starego Miasta w Płocku,
wczesnośredniowieczny brązowy ołtarzyk przenośny z Wólki, pow. Płock.
