В экспозиции представлены материалы археологических исследований: инвентарь самой древней стоянки на территории Карелии, орудия труда из мастерских по обработке камня, восстановленные неолитические сосуды, предметы культа и амулеты из погребений известного Оленеостровского могильника, уникальные артефакты – гранитные плиты с таинственными наскальными рисунками (петроглифами) с восточного берега Онежского озера.

Могильник на Южном Оленьем острове Онежского озера (VI тыс. до н.э.) – самый большой и уникальный погребальный памятник эпохи мезолита в Европе, был исследован в 1936–1938 гг. археологом В.И. Равдоникасом . Во время раскопок было найдено 177 погребений, в которых сохранились костные останки, оригинальные орудия охоты и рыболовства, украшения и предметы культа из камня, кости и рога (7132 предмета).

Эпоха мезолита на территории Карелии датируется VII–V тыс. до н.э. В настоящее время открыто более 300 мезолитических кратковременных стоянок, долговременных поселений с остатками жилищ-полуземлянок, мастерских по добыче каменного сырья и изготовления орудий. Основные находки – это изделия и отходы производства из камня. В эпоху мезолита были освоены основные каменные индустрии – кварцевая, сланцевая, кремнёвая. Основными занятиями были таёжная охота и озёрное рыболовство.

Эпоха неолита на территории Карелии датируется V–III тыс. до н.э. Освоение производства керамики, совершенствование кремневой и сланцевой индустрий – основные ступени технологического прогресса в этот период. В неолите отмечены резкий рост численности коллективов, развитие социальных отношений. В Карелии выделяются археологические культуры с керамиками сперрингс, сяряйсниеми I, ямочно-гребенчатой и гребенчато-ямочной.

Эпоха раннего металла (начало III – середина I тыс. до н.э.) включает два периода – энеолит и бронзовый век и связана с началом производства цветных металлов. Человек освоил обработку меди и производство бронзы. Энеолит – это памятники с ромбоямочной и асбестовой керамиками, бронзовый век – с сетчатой керамикой. Большие человеческие коллективы жили в больших жилищах – полуземлянках. Основой хозяйства были охота на лесного и морского зверя, рыболовство. Племена с сетчатой керамикой пришли в Карелию с юго-востока.