Eine der größten überregionalen Sammlungen zur Entwicklung der Kulturen der Alten Welt präsentiert sich hier in sechs Ausstellungsräumen. Die Steinzeit umfasst die ungeheure Zeitspanne vom Ursprung des Menschen (Gattung Homo) vor ungefähr 2,5 Millionen Jahren bis zum Beginn der Metallzeiten vor 4.000 Jahren. Die Darstellung der Menschheitsentwicklung geht in dem Museum aber noch über die Steinzeit hinaus bis ins Mittelalter.

Mit der Altsteinzeit beginnt der chronologisch angelegte Rundgang. Die Frühkultur des Menschen, seine ältesten Werkzeuge und künstlerischen Äußerungen sind ebenso dokumentiert wie die eiszeitliche Tierwelt. Der kulturelle Aufschwung in der Jungsteinzeit wird im nächsten Saal vorgeführt. Er findet seinen Niederschlag im Hausbau, in der Viehzucht, in Weberei und Flechtkunst. Die Töpferei entfaltet sich in einem beachtlichen Formenreichtum. Weiter geht es im Zeitraffer durch die Jahrtausende. Auf die Bronzezeit (ab ca. 2000 v. Chr.) mit den Themen Metallurgie, Handel und Verkehr, Lebenswelten, Tod und Jenseitsglaube folgt die größte prähistorische Kaukasus-Sammlung außerhalb Russlands. Flugs sind wir etwa 700 vor Christus in der europäischen Eisenzeit gelandet. Es gibt römerzeitliche Funde aus dem freien Germanien und kunsthandwerkliche Produkte aus den römischen Provinzen zu bestaunen. Zum Abschluss des Rundgangs wird ein Einblick in die Archäologie des deutschen Hochmittelalters gegeben.

Im zweiten Stock folgt ein besonderes Herzstück des Museums: die Heinrich-Schliemann-Sammlung mit den berühmten „Trojanischen Altertümern“, die der Archäologe 1881 „dem deutschen Volk zum ewigen Besitz und ungetrennter Aufbewahrung in der Reichshauptstadt“ schenkte. Rund 500 Exponate zeichnen die 3.000-jährige Geschichte der legendären antiken Stadt Troja im nordwestlichen Kleinasien nach. Noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts zählte das Berliner Museum für Vor- und Frühgeschichte zu den drei bedeutendsten prähistorischen Sammlungen der Welt. Der Zweite Weltkrieg setzte diesem Ruhm ein Ende, das Museum erlitt große Bestandsverluste. Sämtliche Gold- und Edelmetallfunde wurden 1945 als Kriegsbeute nach Russland gebracht, wo sie bis heute deponiert sind. Teile der wertvollen Sammlung wie der „Schatz des Priamos“ (2300 v. Chr.) sind seither nur noch in Form von Kopien zu sehen.