Dział Archeologiczny od momentu powstania w 1976 r. gromadził zabytki archeologiczne pochodzące z Ciechanowa oraz terenów byłego województwa ciechanowskiego.Zbiory uzupełniano prowadząc własne, wieloletnie badania archeologiczne (Siemiątkowo, Ciechanów – Rynek, Purzyce-Trojany), badania ratownicze (Zakrzewo-Ranki, Ostaszewo, Ciechanów – Nadfosna, Ciechanów – Gostkowska, Ciechanów – Warszawska, Ciechanów – Orylska, Ciechanów – Zamek). Znaczna ich część pochodzi także z darów i przekazów, tak instytucji jak i osób prywatnych. Np. znaczącymi przekazami były materiały z badań wykopaliskowych prowadzonych na zamku w Ciechanowie w latach 70. i 80. XX w., przekazane przez Wojewódzkiego Konserwatora Zabytków i Ciechanowskie Towarzystwo Naukowe.
Najstarszym zabytkiem w zbiorach muzealnych jest czaszka nosorożca włochatego z Rębówka pochodząca sprzed ok. 40 tyś. lat. Chociaż eksponat ten, formalnie, jest zainwentaryzowany w dziale historii, to był umieszczony na stałej ekspozycji archeologicznej pt. „Okruchy przeszłości naszej...” Obecnie, z powodu remontu Muzeum, wystawa ta jest zamknięta.
Bardzo liczne w zbiorach działu są zabytki pochodzące z cmentarzysk ciałopalnych kultury przeworskiej z okresu wpływów rzymskich. Na szczególną uwagę zasługują cmentarzyska z miejscowości: Purzyce-Trojany, Siemiątkowo i Dzierzgowo.
Interesującym zbiorem jest kolekcja srebrnych denarów rzymskich pochodzących z różnych miejscowości leżących w pobliżu Ciechanowa.
Najliczniejszy fragment zbiorów Muzeum pochodzi z okresu wczesnego średniowiecz i średniowiecza. Są to zabytki z badań archeologicznych osady XII – wiecznej w Rzeczkach, cmentarzyska XII – wiecznego z ul. Orylskiej w Ciechanowie, skarb z ul. Gostkowskiej w Ciechanowie

oraz z badań na Zamku Książąt Mazowieckich,




wśród których najcenniejszymi są dwa miecze z przełomu XIV i XV w. znalezione w fosie zamkowej.