Zgromadzone zabytki pochodzą z różnych okresów pradziejowych od paleolitu po średniowiecze i renesans włącznie, a liczą około 293 000 pozycji inwentarzowych. Z epoki kamienia na uwagę zasługują zespoły zabytków krzemiennych z Blanowic, Dzierżna, Sośnicy i Zabrza-Biskupic. Najliczniej reprezentowana jest epoka brązu i okres halsztacki. Zbiory te pochodzą z systematycznych badań wykopaliskowych prowadzonych na osadach i cmentarzyskach ludności kultury łużyckiej takich jak: Kamieniec, Krzanowice, Będzin-Łagisza, Łabędy-Przyszówka, Ziemięcice, Tarnowskie Góry-Repecko i Chorula. Ze stanowisk tych w zbiorach działu znajduje się znaczna ilość ceramiki, narzędzi, ozdób takich jak zawieszki skroniowe, diademy, naszyjniki, nagolenniki, szpile i bransolety.
Zabytkiem są multanki – dęty instrument muzyczny uznawany za najstarszy tego typu obiekt na terenie Polski. Do cenniejszych zbiorów z okresu wpływów rzymskich należą materiały z cmentarzyska w Choruli, Zakrzowie i Olsztynie. Osady w Warłowie, Choruli i Skoczowie-Międzyświeciu oraz cmentarzyska w Tychach-Cielmicach i Strzemieszycach dostarczyły ciekawych informacji na temat ludności zamieszkującej te tereny we wczesnym średniowieczu.