O acervo arqueológico sob guarda do museu é formado por diferentes coleções provenientes de vários sítios arqueológicos e de escavações arqueológicas realizadas durante o processo de restauro do complexo Feliz Lusitânia. Destaca-se em seu acervo a cultura material proveniente do próprio sítio histórico e seu entorno, bem como material lítico, cerâmicas marajoara, tapajônica e cabloca, além da coleção de muiraquitãs, .
