Alberga aproximadamente 70,000 piezas procedentes de excavaciones científicas, donaciones y decomisos. La primera colección se forma hacia 1906, compuesta por piezas provenientes de los trabajos realizados por el científico alemán Max Uhle. En 1924 el estado peruano adquirió la colección de Víctor Larco Herrera y en 1925 el doctor Julio C. Tello condujo importantes expediciones arqueológicas en gran parte del Perú, obteniendo colecciones de carácter científico.
La pieza con mayor antigüedad que custodia la colección es una escultura de barro crudo del periodo Formativo Inferior (2000-1500 a. C.) procedente del sitio arqueológico de Kotosh (Huánuco).
De igual manera, se custodian cerámicas de distintos grupos culturales de nuestro país: desde el estilo realista de la cultura Moche, hasta aríbalos con distintos componentes regionales, propios de la expansión del Imperio Incaico, pasando por la iconografía de alta complejidad expuestas en vasijas Nasca, las urnas ceremoniales Huari y las botellas silbadoras Chimú, entre otras.
En la actualidad, es una de las colecciones con mayor cantidad de especímenes en toda América. Investigadores nacionales y extranjeros realizan estudios, y se ha convertido en punto de referencia para público especializado y comunidad científica.