Dział Archeologii specjalizuje się w gromadzeniu muzealiów archeologicznych oraz prowadzeniu własnej działalności badawczej. Działalność ta obejmuje teren Podbeskidzia, szczególnie obszar Śląska Cieszyńskiego. W zakresie badań terenowych Dział prowadzi współpracę z Uniwersytetem Jagiellońskim w Krakowie, Uniwersytetem Śląskim w Opawie oraz muzeami w Frýdku-Místku i Novym Jičinie.

Zbiór muzealiów archeologicznych, będący w posiadaniu Działu ma charakter regionalny. Zawiera przede wszystkim zabytki archeologiczne z obszaru byłego województwa bielskiego. Materiały te reprezentują wszystkie okresy – od najstarszych śladów pobytu człowieka na tych terenach w epoce kamienia do czasów nowożytnych.

Większość zbiorów Działu pochodzi z badań wykopaliskowych. Warto podkreślić, iż znaczną część jego zasobów stanowią zabytki pozyskane w trakcie badań własnych prowadzonych na terenie starego miasta w Bielsku oraz stanowisk prehistorycznych z obszaru Śląska Cieszyńskiego.

Do najciekawszych eksponatów należą zabytki prehistoryczne, dokumentujące najstarsze ślady pobytu człowieka na Podbeskidziu. Pochodzą one z badań wykopaliskowych prowadzonych na osiedlach prehistorycznych w Grodzisku, gmina Zator, w Jaworzu oraz w Cieszynie-Krasnej. Zbiór ten uzupełniają nieliczne dary, pochodzące z odkryć przypadkowych, takie jak narzędzia kamienne, w tym siekierki i toporki z okresu neolitu.

Cenną grupę muzealiów stanowią również materiały średniowieczne z obrębu założeń obronnych Podbeskidzia. Należy do nich bogaty zespół zabytków z zamków w Oświęcimiu, Bielsku-Białej i Kobiernicach oraz dworów obronnych w Spytkowicach, Graboszycach i Czańcu. Zwrócić należy uwagę na bogaty zestaw różnorodnych form ceramiki naczyniowej oraz liczne egzemplarze średniowiecznych wyrobów metalowych w postaci kluczy, grotów bełtów do kuszy, podków i innych.

Niezwykle interesującą kolekcję stanowi zbiór kafli piecowych, pochodzących z Zamku książąt Sułkowskich w Bielsku oraz dworu obronnego w Spytkowicach koło Oświęcimia. W zestawie tym najcenniejsze egzemplarze stanowią kafle herbowe właścicieli miasta Bielska oraz ciekawe przykłady kafli gotyckich i renesansowych.