Der Schwerpunkt des Museums liegt auf dem Gebiet der Archäologie. Durch die Ausgrabungen im Bereich des Rhein-Main-Donau-Kanals kann nun eine lückenlose Besiedlungskontinuität vom Neandertaler des Altmühltales bis zur Stadterhebung Kelheims gezeigt werden.

Illustrationen verdeutlichen, wie unsere Vorfahren vor 80.000 Jahren auf Mammutjagd gingen, vor 20.000 Jahren Werkzeuge fertigten oder vor 4.000 Jahren Bronze gossen. Die Rekonstruktion einer Grabkammer aus Riedenburg-Haidhof weist auf das Totenbrauchtum vor 2.600 Jahren hin. Modelle der ersten Häuser der Menschheitsgeschichte und der gewaltigen Stadtanlage des keltischen Oppidums Alkimoennis auf dem Michelsberg sowie der Vorgängerstadt von Kelheim zur Zeit Karls des Großen schildern die allmähliche Entwicklung der Stadt.