La sezione archeologica, il cui progetto scientifico è stato curato dalla Soprintendenza per i Beni Archeologici del Piemonte, raccoglie le testimonianze della città e del suo territorio dall’età neolitica fino al periodo basso medievale. Il primo nucleo della collezione fu raccolto dal conte Carlo Francesco Baldassarre Perrone, coadiuvato dal conte Paolo Pinchia.

Ampio spazio è dedicato in particolare al periodo romano della colonia di Eporedia – dedotta nel 101/100 a.C. come avamposto militare strategico sulla riva sinistra della Dora Baltea – documentato da importanti reperti come la “stele del gromatico”, con la raffigurazione dello strumento utilizzato dai Romani per segnare la centurazione del territorio. Rinvenimenti in epoche diverse hanno restituito elementi della decorazione architettonica di edifici pubblici.

Nella collezione archeologica si possono ammirare in particolare tre imponenti lesene scolpite pregevolmente. Altro materiale e reperti presenti nella collezione riguardano la vita quotidiana così come i riti legati ai morti. Alcuni reperti testimoniano la tarda antichità. Al periodo longobardo, infine, risale un bellissimo bacile ad orlo perlinato.