Dział archeologii gromadzi zabytki oraz dokumentację naukową dotyczącą kultury materialnej ludności zamieszkującej obszar Legnicy i okolic w okresie pradziejów, wczesnego i późnego średniowiecza, jak również okresu nowożytnego.               W księgach inwentarzowych zabytków archeologicznych znajduje się 4270 pozycji inwentarzowych, łącznie kilkaset tysięcy różnego rodzaju zabytków, w tym ceramika, kości zwierzęce, broń i narzędzia, ozdoby, zabytki z drewna, skóry, kamienia.

Losy zbiorów przedwojennego Niederschlesiches Museum, w tym licznych zabytków archeologicznych, nie są znane. W 1945 r. budynek znajdujący się przy dzisiejszej ulicy Muzealnej spłonął, a nieliczne ewakuowane w związku z działaniami wojennymi obiekty archeologiczne uległy rozproszeniu.

Jak pisał Rudolf Jamka, który odwiedził gruzy legnickiej placówki muzealnej „...Nieliczne zachowane eksponaty prehistoryczne są na miejscu zabezpieczone...”. Losy tych zabytków nie są znane, trafić one mogły do muzeów wrocławskich. Współcześnie jedynie pojedyncze fotografie i materiały archiwalne mogą dać wyobrażenie o zbiorach przedwojennego legnickiego muzeum.

Starania o utworzenie placówki muzealnej, prowadzone z inicjatywy założonego i kierowanego od 1959 r. przez Tadeusza Gumińskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk, zwieńczone zostały sukcesem dopiero w 1962 r. Pierwsze zabytki archeologiczne, które z czasem trafić miały do kolekcji muzeum pozyskiwano jednak już od kilku lat. Dostarczały ich prowadzone od 1958 roku przez dr. Józefa Kaźmierczyk badania wykopaliskowe na terenie zamku legnickiego, luźne odkrycia z terenu miasta, a także wykopaliska prowadzone m.in. na osadzie w Grzybianach. Do powstających zbiorów trafiały również materiały przekazywane lub pozyskiwane przez Tadeusza Gumińskiego, często odkupywane od robotników budowlanych prowadzących prace budowlane na terenie legnickiej starówki. W 1963 r. zgromadzono w ten sposób 70 całych naczyń średniowiecznych. Z czasem do zbiorów trafiały materiały z ratowniczych badań wykopaliskowych prowadzonych na terenie Starego Miasta (Rynek, Chojnowska, Środkowa, Piekarska, Wjazdowa, ul. N. M. Panny - dawniej Rosenbergów) oraz najbliższego sąsiedztwa Legnicy. Do inwentarza muzealnego trafiły w ten sposób pierwsze zabytki z niszczonych lub rozpoznawanych wykopaliskowo cmentarzysk z epoki brązu i wczesnej epoki żelaza (Krajewo, Mierzcyce, Mikołajowice, Polanka, Legnica, ul. Bagienna).
Zbiory archeologiczne Muzeum Miedzi gromadzone są od ponad półwiecza. Wśród bogatego inwentarza muzealiów archeologicznych na czoło wysuwają się materiały z dwóch okresów chronologicznych: epoki brązu i wczesnej epoki żelaza (m.in. cmentarzyska z Legnicy, ul. Spokojnej, Czernikowic, Grzybian) oraz średniowiecza (m.in. materiały z wykopalisk z zamku legnickiego, rejonu ulic N. M. Panny, Młynarskiej, Szpitalnej i Środkowej). Materiały z innych okresów chronologicznych są mniej liczne. Do największych przekazów z lat ostatnich należą zabytki z badań ratowniczych w rejonie zbiornika w Mściwojowie, pow. jaworski, zabytki z osady w Grzybianach czy przejęte na przestrzeni 2017-2018 r. zabytki archeologiczne pochodzące z badań drogi ekspresowej S3.
Wśród najcenniejszych zabytków znajdujących się w naszych zbiorach wymienić należy zabytki związane z metalurgią miedzi i brązu, pochodzące z cmentarzyska ciałopalnego odkrytego przy ul. Spokojnej w Legnicy oraz osady w Grzybianach, materiały związane z górnictwem i hutnictwem miedzi m.in. z terenu Pogórza Kaczawskiego i Rudaw Janowickich oraz zabytki prezentujące kulturę średniowiecznej Legnicy.

Pierwszą wystawę archeologiczną pt. Kultura starożytnego Egiptu, Grecji i Rzymu udostępniono zwiedzającym w 1963. Rok później zorganizowano wystawę podsumowującą działalność w zakresie archeologii pt. Ochrona zabytków i wyniki badań archeologicznych w Legnicy i powiecie 1945-1964. Przez dział archeologii przewinęła się liczna grupa muzealników. Początkowo zbiorami zajmowali się: historyk sztuki Teresa Wójcik-Wolanin, od lipca 1966 absolwentka archeologii śródziemnomorskiej Bożena Rostkowska. W 1967 r. pracę w dziale archeologii podjęła Anna Poźniak, która rozpoczyna również prowadzenie księgi inwentarzowe zbiorów archeologicznych. Pierwszy wpis pochodzi z 7.10.1969 r.
W 1972 r. do działu archeologii trafia  archeolog Krystyna Sokołowska. Nowy pracownik współpracuje z dr. Zbigniewem Bukowskim w badaniach cmentarzyska w Grzybianach (1972, 1977),  uczestniczy również m.in. w badaniach odkrytego w tym czasie cmentarzyska ciałopalnego przy ul. Spokojnej w Legnicy.
W 1978 r. z działu archeologii odchodzi Anna Poźniak, a funkcję kierownika działu obejmuje Krystyna Sokołowska-Jacyk. Od lipca 1980 r. pracę w Muzeum rozpoczął legniczanin, archeolog mgr Stanisław Firszt. Dzięki jego inicjatywie zapoczątkowano badania reliktów dawnego górnictwa złota w rejonie Mikołajowic i Legnickiego Pola (1984-1988), podjęto ratownicze badania archeologiczne m.in. przy ul. Rosenbergów czy Partyzantów, przejęto również do zbiorów zabytki z badań legnickiego zamku. W październiku 1987 r. objął on funkcję dyrektora w obecnym Muzeum Karkonoskim w Jeleniej Górze. Do końca 2008 r. kierownikiem oraz jedynym pracownikiem działu archeologii była Krystyna Jacyk. Od 2009 r., wraz z odejściem Krystyny Jacyk na emeryturę, jej stanowisko przejął Tomasz Stolarczyk (od 2010 r. doktor nauk humanistycznych; rozprawa doktorska pt. Górnictwo rud metali nieżelaznych na Dolnym Śląsku od XIII do początku XVII w. napisanej pod opieką naukową profesora Jerzego Piekalskiego).
Dział archeologii angażuje się aktywnie w działalność naukową i popularyzatorską, współpracując z instytucjami naukowymi. Dzięki środkom ministerialnym od 2012 r. udało się zrealizować kilka ważnych projektów badawczych, stanowiących wkład w rozwój wiedzy na temat dawnego górnictwa i hutnictwa miedzi (2012 r. projekt pt. Badania stanowisk dawnego górnictwa i hutnictwa miedzi) oraz z epokę brązu i wczesną epokę żelaza w rejonie Legnicy. We współpracy z Instytutem Archeologii Uniwersytetu Wrocławskiego oraz Wydziałem Odlewnictwa Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie opracowano i wydano drukiem materiały zabytkowe z osady w Grzybianach (lata 2013-2014 projekt pt. Grzybiany. Osada nadjeziorna z epoki brązu i żelaza) oraz cmentarzyska kultury łużyckiej odkrytego przy ul. Spokojnej w Legnicy (2016 r. projekt pt. Metalurdzy znad Kaczawy - opracowanie materiałów z cmentarzyska kultury pól popielnicowych w Legnicy, stan. 3).

Najważniejszymi z zadań działu archeologii jest opracowywanie posiadanych zbiorów, w tym licznych materiałów zabytkowych pochodzących z badań ratowniczych prowadzonych w czasie budowy drogi S3 na odcinku Legnica-Lubin, współpraca z instytucjami i organizacjami popularyzującymi archeologię oraz przeszłość rejonu Legnicy, rozpoczęcie planowych badań wykopaliskowych mających na celu powiększanie istniejących zbiorów, m.in. obiektów zabytkowych związanych z górnictwem i hutnictwem miedzi.