Archeologickou sbírku tvoří více než půl milionu předmětů. V CES je evidováno 417 962 inventárních čísel. Hlavním zdrojem vytváření sbírkových fondů je terénní archeologický výzkum, vlastní nebo prováděný jinými institucemi, od nichž jsou nálezy následně přebírány (např. Archeologický ústav AV ČR Praha, v.v.i). Čechy jsou a vždy byly hlavní sběrnou oblastí, ale oddělení spravuje i velkou sbírku moravik, slovenik a cizokrajnou sbírku.
Sbírkové fondy jsou členěny podle archeologických kultur a podle období chronologicky – na dobu kamennou (starší – paleolit, střední – mezolit, mladší – neolit, pozdní – eneolit), dobu bronzovou, železnou (starší – halštat a mladší – latén), dobu římskou, dobu stěhování národů a raný středověk a spadají pod správu jednotlivých kurátorů, kteří příslušnou část sbírky vědecky zhodnocují.
Část nálezů je využívána k výstavní prezentaci, jejíž výraznou kapitolou byly (a po rekonstrukci hlavní budovy Národního muzea zase budou) stálé expozice. Bohaté sbírky jsou prezentovány také formou přednášek a odborných publikací. Oddělení rediguje samostatnou publikační řadu FONTES ARCHAEOLOGICI PRAGENSES, v které od roku 1958 vyšlo již 46 svazků.
