Зал археологии знакомит с историей исследования археологических памятников и особенностями археологических культур на территории Амурской области.

В настоящее время на территории Приамурья открыто около 3000 памятников археологии  (древние стоянки, стойбища, городища, могильники), которые позволяют проследить периоды развития археологических культур от палеолита до позднего средневековья.

Палеолит – древний каменный век, время существования ископаемого человека (от 2 млн. лет назад до Х тысячелетия до н.э.) представлен в экспозиции грубыми рубящими каменными орудиями (чопперы, чоппинги). 

С периодом верхнего палеолита (40-13 тыс. лет назад) знакомят предметы, относящиеся к селемджинской археологической культуре (дисковидные нуклеусы, бифасы и др.).

Искусство палеолита представлено скульптурными изображениями женщины-матери (Матери-прародительницы). Они вырезаны из кости древним мастером 25-18 тыс. лет назад.

Неолит Приамурья представлен несколькими археологическими культурами: граматухинской (14 тыс. лет назад) - культурой таёжных охотников; новопетровской (8 тыс. лет назад) и сменившей её осиноозёрской (3-2 тыс. лет назад) - культурой оседлых земледельцев. В витринах размещены более совершенные, по сравнению с предыдущим периодом, каменные орудия труда: тесловидно-скребловидные орудия, наконечники стрел и копий, топоры, тёсла, долота, свёрла и др. 

Ранний железный век – это время появления сведений о дальневосточных племенах в китайских письменных источниках. С этого времени многие археологические культуры Амура обретают своих носителей – этносы.

На территории Верхнего и Среднего Амура открыты три археологические культуры, относящиеся к раннему железному веку: урильская (XII в. до н.э.); польцевская (IV в. до н.э. – н. I тыс. н.э.); талаканская (2 пол. I тыс. до н.э.).

Средневековый период на Амуре начинается в IV веке н.э. и связан с мохэским этносом. Мохэ – крупнейший этнос средневековой Восточной Азии, некогда единый и монолитный, впоследствии распавшийся на несколько локальных объединений. Он явился той основой, на которой формировались практически все тунгусоязычные народы мира. В экспозиции представлены предметы быта, керамика, оружие, особый интерес представляют разнообразные украшения, выполненные из бронзы, стекла и камня.

Центральное место в зале археологии занимает макет жилища племени мохэ. 

Развитое средневековье на Амуре и в Маньчжурии связывают с политически и культурно доминирующим этносом региона – чжурчжэнями (нюйчжэни, нюйчжи), известными на территории Приамурья и сопредельных территориях с IX в. н.э., чжурчжэни являлись потомками мохэского этноса. Разнообразные археологические находки дают представление о материальной культуре амурских чжурчженей - земледельцев и скотоводов, гончаров и металлургов, оружейников и ювелиров, а в лихие времена - грозных воинов.

В экспозиции можно увидеть: железный топор, костяную мотыгу, керамические грузила, дольчатые сосуды, изготовленные на гончарном круге, наконечники копий и стрел, в том числе, так называемую "поющую стрелу".

В XIII в. миграционные процессы способствовали появлению на Амуре новой народности - дауров. Их культуру в экспозиции представляют сельскохозяйственные орудия труда (мотыга, лемеха и отвал плуга, фрагмент ручного жернова), разнообразные украшения из бронзы, а так же ювелирные изделия из камня и стекла (серьги, наборные бусы).

Господствующим верованием у многих коренных народов Дальнего Востока был шаманизм - вера в духов. В экспозиции размещён уникальный костюм даурского шамана, поступивший в музей в 1901 г. Даурские шаманы носили шапки, увенчанные натуральными или железными рогами оленя.

В период средневековья на территории Приамурья сформировались своеобразные этносы с интересной историей и культурой. XVII в. ознаменовал собой новый этап в истории народов Восточной Сибири и Дальнего Востока.