Arheološka zbirka je jedna od prvih formiranih zbirki nakon osnutka Gradskog muzeja 1962. godine. Dio je sakupljen arheološkim istraživanjima na području grada Senja i okolice tijekom 19., 20. i 21. stoljeća, kao i slučajnim pronalascima te poklonima građana – ljubitelja senjskih starina.
Arheološka zbirka predstavlja veoma značajan dio najstarije povijesti grada Senja koja će putem ove multimedijske prezentacije biti dostupna širem krugu virtualnih posjetitelja.
Na izložbi su uz prapovijesne nalaze oruđa – oružja, keramike, brojni spomenici kulture iz antičkog i srednjevjekovnog razdoblja. Zbirku – izložbu krase skulpture – spomenici duhovnog života iskazanog u štovanju različitih kultova-božanstava: Magna Mater, Liber – Dionis, Serapis. Uz skulpture u zbirci se nalaze dijelovi arhitekture različite veličine i namjene – žrtvenici, nadgrobni spomenici, stele, cipusi, reljefi, urne, nakit, stakleni predmeti, amfore i druge vrste keramičkih predmeta. Amfore su različitih tipova i oblika, s različitih lokaliteta, a na nekima se nalaze i pečati tvornice, iz razdoblja od 3. st. pr. Krista do 5./6. stoljeća.