Археологическая коллекция музея экспонируется в режиме «открытого хранения» в Кладовой одностолпной палате. Она формируется с 1883 года – момента создания музея – по настоящее время. Сейчас в коллекции – более 35 тысяч экспонатов. Возраст предметов – от десятков тысячелетий до одного-двух веков. География предметов в коллекции – от античного Причерноморья до Русского Севера.
Самая первая по времени поступления в музей – так называемая античная коллекция: херсонесские древности поступили от археолога и первого директора Херсонесского музея К. К. Косцюшко-Валюжанича. Самые древние предметы из представленных в «открытых фондах» – останки ископаемой фауны 25-тысячелетней давности: мамонтов, шерстистых носорогов, бизонов. Самую многочисленную коллекцию дал Григорьевский раскоп (Митрополичий сад Ростовского кремля, 1991–1996 гг.): 2 518 предметов.
Открытые фонды археологии не только демонстрируют посетителям коллекцию, но и позволяют им заглянуть в рабочий кабинет хранителя коллекции, исследователя – историка, археолога, искусствоведа.