Ebenfalls im zweiten Obergeschoss gelangt man in die Abteilung Archäologie, wo Funde des Archäologischen Vereins Gerolstein ausgestellt sind. Diese wurden in der Stadt und der unmittelbaren Umgebung gemacht. Hinweise auf eine menschliche Besiedlung im Raum Gerolstein gibt es seit der mittleren Altsteinzeit, also schon vor 200000-300000 Jahren. Ausgestellt sind Funde von aus Quarzgeröllen der Kyll gefertigte Faustkeile, Klopfsteine und anderer Werkzeuge von Neanderthalern. Einer der Fundorte ist die Buchenlochhöhle, die sich etwa 2,5 km entfernt im Dolomitmassiv der Munterley befindet. Sie bot nicht nur ihnen, sondern auch eiszeitlichen Tieren wie dem Höhlenbären Schutz, wie Funde von Zähnen aus der Höhle belegen. Eine "Nachbildung" der Höhle, ausgestattet mit Fellen, Knochen und Geweihen, kann bei uns besucht werden und ist insbesondere bei Kindern sehr beliebt. Weiterhin ist Rohfeuerstein verschiedener Herkunft ausgestellt, der dem modernen Menschen als Material für diverse Werkzeuge gedient hat. Steinwerkzeuge aus der Mittel- und Jungsteinzeit sind bei uns zu sehen, darunter Pfeilspitzen und geschliffene Beile. Auch zeigen wir zur Veranschaulichung rekonstruierte Pfeile mit Bogen und eine Steinaxt mit Holzgriff. Gerolstein war auch zu Zeiten der Kelten ein Anlaufpunkt, so befindet sich eine große Fluchtburg auf dem höchsten Vulkanberg der Region, nämlich auf der Dietzenley. Auch die Römer waren in Gerolstein, bekannt sind die  Villa Sarabodis in Gerolstein und der Gaia-Tempel (Juddekirchhof) auf dem Plateau oberhalb der Hustley. Funde aus dem Mittelalter und eine Rekonstruktion des alten Stadtkerns von Gerolstein schließen die Ausstellung ab.