Kolekcja zbiorów Działu Archeologii dotycząca epoki kamienia, a więc trzech jej okresów: paleolitu, mezolitu i neolitu, przekracza (wg wpisów do ksiąg inwentarzowych zbiorów archeologicznych – 4 księgi) liczbę: 7.600. zabytków, do wyrobu których użyto surowców kamiennych (najliczniej są to rdzenie, narzędzia, półsurowiec i odpady krzemienne oraz siekierki, toporki, dłuta, radlice itp. wykonane ze skał „niekrzemiennych”) i organicznych (drewniana łódź jednopienna – dłubanka oraz wyroby z rogu i kości, takie jak: ostrza, groty harpunów, motyki, topory, sztylety i inne). Licznie są również reprezentowane, odnoszące się do młodszej epoki kamienia (neolitu) wyroby ceramiczne, zachowane głównie we fragmentach. Dotyczą one jednak wszystkich jednostek kulturowych wyróżnianych w województwie kujawsko pomorskim i w pewnej, niewielkiej ilości, w północno-zachodniej części województwa wielkopolskiego (pow. pilski , chodzieżsko-czarnkowski i wągrowiecki).

Do najciekawszych poznawczo i wystawienniczo zabytków epoki kamienia ze zbiorów Działu Archeologicznego naszego Muzeum należy zaliczyć:

• schyłkowo paleolityczne trójgraniaste ostrze kościane i motykę z rogu renifera odkryte w kopalni wapna pojeziernego w Lisim Ogonie pod Bydgoszczą, które można łączyć, wraz z innymi, zaginionymi wyrobami z kości, odkrytymi w tym samym miejscu (grot harpuna, 2 ostrza trójgraniaste i szydło) z kulturą świderską,
• również schyłkowo paleolityczny i podobnie klasyfikowany kulturowo, dolny fragment grotu harpuna wykonanego z kości zwierzęcej, odkryty w nieoznaczonym bliżej cieku wodnym w okolicy Bydgoszczy (dawniej w zbiorach bydgoskich znajdowała się, zaginiona dzisiaj, również jego część górna),
• 2 mezolityczne groty harpunów wykonane z kości sarny, z Wiela, gm. Mrocza, które w sposób unikatowy na skalę Polski (w kontekście osadniczym) współwystąpiły z wyrobami krzemiennymi zaliczanymi do kultury chojnicko-pieńkowskiej,
• neolityczny, doskonale zachowany gliniany puchar lejkowaty z Tarkowa Górnego, gm. Złotniki Kujawskie, będący ceramiczną formą przewodnią kultury pucharów lejkowatych,
• fragment późnoneolitycznej drewnianej łodzi jednopiennej – dłubanki z Suchorączka, gm. Więcbork, posiadającą wśród łodzi tego typu drugą co do starości datę radiowęglową w skali kraju, oznaczoną na ok. 2000 l. p.n.e. – możemy ją łączyć z którąś z kultur późnego neolitu, np. pucharów lejkowatych, amfor kulistych czy ceramiki sznurowej.

Zmiany zachodzące od początku II tys. (początki epoki brązu) w sferze wierzeniowej, obrządku pogrzebowym mają swoje odbicie w odkryciach dokonywanych przez archeologów. W tym czasie upowszechnia się zwyczaj ciałopalenia, zastępując stosowany od wielu tysięcy lat obrządek szkieletowy. Szczątki zmarłych po spaleniu na stosie najczęściej składano do przygotowanego wcześniej naczynia – popielnicy (urny). Znajdowane wśród kości ludzkich przepalone i stopione przedmioty wskazują na zwyczaj wyposażania zmarłego na drogę w zaświaty. Pochówki wkopywano w ziemię, niekiedy przykrywano popielnice dodatkowym dużym naczyniem zwanym przez archeologów kloszem (stąd nazywamy je grobami podkoszowymi). Czasami stosowno dodatkowe, inne elementy konstrukcyjne z kamieni np. w postaci obwarowań, kopczyków, skrzyń (tzw. groby skrzynkowe). Odkrywanie i eksplorowanie tych obiektów wzbudza zawsze ciekawość i wyzwala duże emocje, które narastają wraz z kolejnymi etapami odsłaniania jego konstrukcji. Niektóre z odkrywanych w nich popielnic mają na szyjach plastycznie wymodelowane wizerunki twarzy ludzkich. Zaznaczano oczy, usta, uszy, nos. W uszach wykonywano otworki, w których często tkwiły kółeczka – kolczyki z nanizanymi paciorkami szklanymi lub bursztynowymi. Takie naczynia archeolodzy nazywają urnami twarzowymi. Często starożytni artyści dodatkowo upiększali je motywami rytych ozdób noszonych przez ówczesną ludność np. szpil, naszyjników, napierśników. Czasami naczynia zdobią przedstawione schematycznie sceny narracyjne ukazujące obrazy dziejące się w realnym życiu np. polowanie, jazdę na koniu, bądź bogate wątki roślinne, najczęściej motyw jodełki. Do wyjątków należą znaleziska oryginalnych ozdób nakładanych na urny. Taki wyjątkowy okaz napierśnika udało się w ostatnich latach pozyskać do bydgoskich zbiorów. Zgromadzona w muzeum, licząca kilkadziesiąt egzemplarzy, kolekcja popielnic twarzowych należy do najciekawszych w skali kraju. Pozyskano je dzięki odkryciom przypadkowym oraz systematycznym badaniom wykopaliskowym prowadzonym na cmentarzyskach ludności kultury pomorskiej w m.in. w Toninku, Mroczy, Koziej Górze, a w ostatnich latach w Zakrzewskiej Osadzie, Tuszkowie i Mierucinie.

Pierwsze wieki naszej ery to szczyt rozwoju państwa rzymskiego, kiedy to jego wpływy sięgają znacznie dalej niż jego granice. Docierają też na tereny ziem polskich, m. in. za sprawą ożywionych kontaktów handlowych, gdyż przebiegał tutaj tzw. szlak bursztynowy – jedna z ważnych arterii komunikacyjnych starożytności łącząca wybrzeże Bałtyku ze światem śródziemnomorskim. W zamian za bursztyn kupcy rzymscy oferowali luksusowe przedmioty użytkowe, takie jak: naczynia srebrne, brązowe i szklane oraz kolie z paciorków szklanych i inne ozdoby. Z tego też czasu, za sprawą antycznych historyków i geografów, pochodzą pierwsze zdawkowe informacje pisane na temat mieszkańców ziem polskich. Na ich podstawie możemy domniemywać, że okolice Bydgoszczy i na północ od niej (Pojezierze Krajeńskie i Kaszubskie) zamieszkiwała ludność identyfikowana etnicznie z przybyłymi ze Skandynawii germańskimi plemionami Gotów, zwana przez archeologów kulturą wielbarską. Z kolei na Kujawach (na południe od miasta) archeologicznie rejestrujemy ślady ludności kultury przeworskiej wiązanej początkowo ze związkiem plemiennym Lugiów, a w późniejszych okresach z germańskimi Wandalami. Świadectwem ich pobytu na tych terenach są przede wszystkim cmentarzyska. Mimo wspólnych, germańskich korzeni widoczne są znaczne różnice w zwyczajach pogrzebowych wymienionych ludów. Goci, w przeciwieństwie do społeczeństw określanych jako kultura przeworska praktykowali birytualizm (tj. stosowanie zarówno obrządku ciałopalnego jak i szkieletowego), przestrzegali rygorystycznego zakazu składania do grobu elementów uzbrojenia (za wyjątkiem ostróg), oznaczali pochówki pionowymi stelami.

Okres wpływów rzymskich w bydgoskich zbiorach archeologicznych nie był dotąd licznie reprezentowany. Większość zabytków pochodziła głównie z odkryć przypadkowych i darów pozyskanych jeszcze pod koniec XIX i na początku XX wieku. Bazę źródłową zdecydowanie poprawiły prowadzone w latach 1999 – 2003 i 2006 badania wykopaliskowe na cmentarzysku ludności kultury wielbarskiej w Zakrzewskiej Osadzie, gm Więcbork, dostarczając zarówno niezwykle ciekawych informacji w zakresie obrządku pogrzebowego jak i wielu ciekawych zabytków: zapinki, ostrogi, przęśliki, paciorki, grzebienie, bransolety, sprzączki do pasa, naczynia. Zarejestrowano tam różnorodne formy i typy grobów (ciałopalne popielnicowe i jamowe, szkieletowe). Wśród innych ciekawostek związanych z obrządkiem pogrzebowym, należy wspomnieć o tym, natrafiono tu na pochówek w łodzi. Tę formę grobu do tej pory przypisywanego jedynie Wikingom i sądzono, że obyczaj chowania zmarłych w łodziach narodził się dopiero około VI wieku w Szwecji.

Słowianie na ziemiach polskich pojawili się w VI – VII wieku zajmując tereny opuszczone przez germańskich osadników, którzy porzucili swoje dotychczasowe siedziby i skierowali się na południe. Z czasem niewielkie słowiańskie plemiona połączyły się w tzw. „wielkie plemiona”, z których największe znaczenie zyskali początkowo Wiślanie w Małopolsce, a później Polanie w Wielkopolsce. I to właśnie ci ostatni, jak się dziś sądzi, odegrali decydującą rolę w tworzeniu się państwa polskiego, zwanego w X wieku „krajem Mieszka” (od imienia władcy) lub państwem gnieźnieńskim (od głównego ośrodka władzy). Z tego okresu na szczególną uwagę w bydgoskich zbiorach zasługuje miecz wikiński z X w. znaleziony w Lutówku, pow. sępoleński. Większość zabytków stanowią jednak mniej efektowne militaria i przedmioty związane z życiem codziennym: naczynia i fragmenty naczyń, wyroby kościane i rogowe, przedmioty zbytku np. kabłączki skroniowe, koraliki, pierścionki pozyskane dzięki badaniom wykopaliskowym na grodziskach (pozostałości po grodach) w Bydgoszczy, Bydgoszczy-Fordonie, Bydgoszczy-Zamczysku, Strzelcach Dolnych, Nakle nad Notecią, Więcborku. Wymienione grody były w okresie wczesnego średniowiecza ośrodkami władzy terytorialnej, pełniły ważne funkcje militarne, a także pozamilitarne, leżały bowiem na ważnych szlakach komunikacyjnych prowadzących z Pomorza do Wielkopolski i na Kujawy. Rola niektórych słabnie po paru wiekach, inne ulegną dopiero krzyżackiej nawałnicy w pierwszej połowie XIII w. Ich znaczna ilość usytuowana w pobliżu dzisiejszej Bydgoszczy świadczy o tym, że teren ten odgrywał ważną rolę w obronnych założeniach formującego się państwa polskiego zabezpieczając pogranicze pomorsko–wielkopolskie. Badania prowadzone na terenie bydgoskiego grodziska w latach 90. XX wieku i w 2007 roku przez Zespół do badania dziejów Bydgoszczy i Instytut Archeologii UMK w Toruniu odsłoniły elementy drewnianych konstrukcji wału z połowy XI wieku. Odkryto nienaruszone moduły konstrukcji izbicowych spinanych potężnymi hakami i rzędami wbijanych słupów. Nad konserwacją tak wyjątkowego w skali kraju znaleziska pracują konserwatorzy z UMK w Toruniu. Z badań pozyskano także znaczny zbiór materiałów zabytkowych, głównie ceramicznych i kościanych.