Les sales de prehistòria abasten des del paleolític mitjà fins a l’edat del ferro, resseguint la ocupació humana de la comarca.

Els primers espais estan centrats en les estades que, primer els neandertals i després  els sàpiens, van fer al territori durant el paleolític, especialment a les coves del Paratge del Reclau, a Serinyà. Dues figures hiperrealistes faciliten una comparativa entre aquestes espècies, de les que s’analitza la seva relació amb el medi −marcat pels cicles glacials−, les estratègies de subsistència i l’esfera simbòlica, entre altres aspectes. Un dels espais està dedicat íntegrament a la mandíbula de Banyoles, un dels fòssils més rellevants de la prehistòria europea, que s’exposa per primera vegada al públic de manera permanent.

Les següents sales, per la seva banda, cobreixen el període des del mesolític fins a l’edat del ferro, l’última etapa de la prehistòria. Tot i oferir una visió transversal que vol mostrar l’evolució cultural al llarg del temps, les vitrines posen especial èmfasi en els materials procedents de l’excepcional poblat neolític de la Draga, un jaciment de referència a nivell internacional que revela com vivien les primeres comunitats d’agricultors i ramaders del nostre territori; i de les coves sepulcrals de Martís, utilitzades entre el V i el I mil·lenni aC, que permeten endinsar-se en les pràctiques funeràries i rituals dels nostres avantpassats.