La sezione archeologica raccoglie nella prima sala le principali evidenze sulla più antica storia del territorio biellese, di cui viene seguito il progressivo costituirsi in un'identità ben definita dalle prime presenze umane nel Paleolitico all'età romana. Complessi come i materiali dell'età del bronzo e dell'età del Ferro dalla Burcina, con la ricca tomba del V secolo a.C., si associano ad eccezionali ritrovamenti isolati come lo splendido pugnale dell'antica età del Bronzo, il calco della testa in ignimbrite del VI secolo, la spada di Vigliano o i reperti da Oropa.
.Le testimonianze dal territorio della Bessa costituiscono il centro del percorso, a cavallo tra la protostoria ed i primi momenti della romanizzazione, mentre l'età romana è ben rappresentata dalla grande necropoli di Villa Bertrand a Biella e dalla documentazione delle epigrafi dal territorio.
Restano in via di completamento le sezioni di approfondimento delle salette sulla necropoli di Cerrione e sulle incisioni rupestri del Biellese, così come quella dell'archeologia medievale, destinata a chiudere coerentemente la sezione archeologica con un passaggio cronologico e concettuale alle evidenze storico-artistiche d'età medievale e moderna.
I reperti attirano il visitatore d'ogni età, guidandolo con un ricco apparato didattico nella sintesi storica attraverso molteplici percorsi alternativi che evidenziano l'analisi dell'artigianato artistico, la cultura materiale e le tecniche di realizzazione, il valore simbolico di determinati oggetti, il collegamento a miti e figure leggendarie della cultura popolare.
