Arheološki odjel
Predmeti arheološke baštine brodskog Posavlja sakupljaju se od samog osnutka Muzeja, od 1934. godine kada je osnovan Gradski i arheološki muzej u Brodu na Savi. Arheološki odjel osnovan je 1957. godine. Šezdesetih godina 20. stoljeća započelo je intenzivno evidentiranje arheoloških lokaliteta brojnim arheološkim terenskim pregledima – rekognosciranjima terena, arheološkim nadzorima kao i manjim zaštitnim arheološkim istraživanjima na području brodskog Posavlja. Provodeći velika zaštitna arheološka istraživanja u današnje vrijeme, Odjel upotpunjuje i obogaćuje svoje zbirke koje svjedoče o gustoj naseljenosti brodskog Posavlja donoseći nove spoznaje o materijalnoj ostavštini prijašnjih stanovnika ovog područja. Arheološki odjel danas je najveći odjel Muzeja i u svom fundusu čuva vrijedne predmete svjetskog značaja, a građa je sistematizirana u deset zbirki od kojih njih tri pripadaju Studijskim zbirkama.
Sadrži keramičko posuđe, brojne nalaze cijepanog i glačanog kamenog oruđa, koštane alatke, kamene žrvnjeve, glinene utege i pršljenke, glinene žrtvenike, zoomorfne i antropomorfne glinene figurice te druge predmete starčevačke i sopotske kulture.
Eneolitička zbirka
Uz veći broj keramičkog posuđa te kamenih i koštanih artefakata, posebno valja istaknuti nalaze jednodijelnih glinenih kalupa za lijevanje plosnatih bakrenih sjekira i posuda za lijevanje badenske kulture. U zbirci se nalazi i manji broj predmeta lasinjske, retz-gajarske, kostolačke i vučedolske kulture.
Brončanodobna zbirka
Zbirka sadrži keramičko posuđe i druge nalaze s kraja ranog i početka srednjeg brončanog doba te brojne nalaze keramičkog posuđa, pojedinačne nalaze brončanih, koštanih i kamenih predmeta, dijelove dvodijelnih kalupa za lijevanje brončanih predmeta kao i keramičke urne iz kasnog brončanog doba.
Željeznodobna zbirka
Uz mali broj keramičkog posuđa starijeg željeznog doba, u zbirci su najzastupljeniji nalazi keltsko-latenske kulture mlađeg željeznog doba među kojima je najbrojnije keramičko posuđe kao i drugih glineni, kameni i koštani predmeti. U zbirci se nalaze i primjerci nakita izrađenih od stakla i bronce kao i dijelovi nošnje zastupljeni brončanim fibulama keltsko-latenske kulture.
Zbirka ostava kasnog brončanog doba
U zbirci se čuvaju brojni predmeti iz inventara ostava, skupnih nalaza predmeta istodobno zakopanih u zemlju, koji svjedoče o pravom procvatu gospodarskog razvoja i proizvodnje na području brodskog Posavlja u kasnom brončanom dobu. Značajni su nalazi oruđa (sjekire, srpovi, noževi, pile, dlijeta, šila), oružja (mačevi, bodeži, koplja), obrambenog naoružanja (knemida-štitnik za potkoljenicu, kacige), dijelova nošnje (igle, fibule, dugmad, pojas), nakita (narukvice, ogrlice, prstenje, razni privjesci), konjske opreme, brončanog posuđa, toaletnog pribora i drugih predmeta raznovrsne namjene.
Antička zbirka
Zbirka sadrži građu iz vremena rimske vladavine (1.-4. stoljeće nakon Krista). Najbrojniji su keramički predmeti i to posude različitih oblika i namjene. Zastupljen je i građevinski materijal (opeka, crijep, kamene ploče, vodovodne cijevi), predmeti od staklene paste (nakit), stakla (staklene posude, nakit), kosti (igle, ukosnice) te metalni predmeti (nakit, dijelovi nošnje, oružje, predmeti za svakodnevnu upotrebu).
Najvrjedniji dio zbirke predstavljaju paradna knemida – štitnik za potkoljenicu od brončanog posrebrenog lima i brončana vojnička diploma, predmeti važni kako za brodsku, tako za hrvatsku i europsku kulturnu baštinu.
Srednjovjekovna zbirka
U zbirci se čuvaju predmeti koji potječu iz razdoblja srednjovjekovlja, od 6. do 16. stoljeća. Zbirka sadrži veliki broj keramičkih izrađevina (osobito posuđa različitih oblika), metalnih izrađevina (nakita, oruđa i oružja), kamenih predmeta (kamena plastika gotičkog perioda) te staklenih predmeta (perlice, fragmenti staklenih posuda). Osobito su značajni nalazi keramičkih fragmenata iz ranosrednjovjekovnog perioda s pojedinih lokaliteta, a datiraju od 8. do 12. stoljeća.
Studijska zbirka prapovijesne građe
U zbirci se čuva građa iz svih prapovijesnih razdoblja sakupljenih na nalazištima na području brodskog Posavlja tijekom arheoloških terenskih pregleda – rekognosciranja terena te prikupljenih darovanjima kao i s arheoloških iskopavanja i istraživanja. Građa predstavlja isključivo statistički relevantan materijal za znanstvenu valorizaciju pojedinih arheoloških nalazišta.
Studijska zbirka antičke građe
U zbirci se čuva građa iz antičkog perioda prikupljena tijekom arheoloških rekognosciranja, istraživanja te darovanjima.
Studijska zbirka srednjovjekovne građe
U zbirci se čuva građa iz srednjovjekovnog perioda prikupljena prilikom arheoloških rekognosciranja, istraživanja i darovanjima, a predstavlja građu za znanstvenu valorizaciju i obradu.