Il Museo Archeologico ospita reperti di epoca preromana, provenienti da necropoli patavine, databili dall'VIII al III secolo a.C., vasi decorati risalenti al terzo periodo atestino (VI - V secolo a.C.), stele paleovenete, oggetti votivi, bronzetti etruschi, italici e paleoveneti. La ricca sezione romana ospita tra l'altro il busto di Sileno, il cippo funerario della danzatrice Claudia Toreuma, la monumentale edicola funeraria dei Volumnii e numerosi mosaici di epoca tardo-romana.
Due sale sono riservate a reperti egiziani, costituita da circa 180 reperti. Tra i materiali spiccano due reperti di eccezionale rilevanza, legati alla figura dell'illustre padovano Giovanni Battista Belzoni. Nel marzo del 1819 infatti Belzoni, all'epoca lontano dalla patria già da diversi anni, donava a Padova due statue raffiguranti la dea leontocefala Sekhmet, da lui scoperte nel corso delle esplorazioni nell'antica Tebe. Ancora a Belzoni e al suo breve rientro a Padova nel 1819 sono riconducibili alcuni papiri in aramaico che rinvenne nell'isola Elefantina e che in seguito furono donati al Museo dai suoi eredi.
