O acervo arqueológico do MUSA é gerenciado pelo Núcleo de Arqueologia e Etnologia (MUSA-NAE), que promove pesquisas sobre o patrimônio arqueológico, que é protegido por lei pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (IPHAN). A Arqueologia é uma ciência que estuda as relações entre diferentes grupos humanos e as expressões materiais de suas culturas, por meio da escavação e análise de objetos. O acervo arqueológico é composto por mais de 30.000 objetos pertencentes a 16 coleções distintas, contendo materiais cerâmicos, líticos, zooarqueológicos, arqueobotânicos, além de amostras de sedimento e carvão. As coleções foram formadas por projetos de pesquisa ou licenciamento ambiental, doações de materiais por indivíduos, comunidades ou instituições.
