Већ са успостављањем археолошког одјељења почиње и формирање првих збирки чији су налази прикупљени првенствено бројним теренским истраживањима, нешто мањи дио колекција обогаћен је откупима или поклонима музеалија са широког простора сјеверне Босне. Кроз збирке заступљени су налази који прате развој цивилизације од најранијег палеолитског периода до османске управе у области коју својим дјеловањем покрива Музеј у Добоју. Формирање археолошког одјељења условило је и повратак налаза из Земаљског музеја, а који потичу са простора Добоја и околине, попут оставе из Грапске. У 65. година постојања археолошког одјељена сакупљено је преко 20.000 предмета који свједоче о различитим културама и народима који су оставили свој материјални траг.
Збирке:
- Праисторијска збирка– највећа археолошка збирка која броји више од половину укупних предмета археолошког одјељења. Највећи дио налаза долази са археолошких ископавања са простора сјеверне Босне. Хронолошки заступљени су сви периоди од најранијих палеолитских налаза до жељезнодобних налаза. Са истраживања праисторијских насеља на Вису, Крушковом пољу, Добору, Црквини, Брусници потиче разноврстан керамички материјал, док са праисторијских некропола у Грабовици и Липцу потиче богата збирка налаза од бронзе. Посебан дио збирке чине колекције остава бронзаног доба, са бројним и разноврсним предметима бронзанодобне индустрије.
- Античка збирка– највећи дио ове збирке чине налаза са простора античког војног логора у Макљеновцу и његове непосредне околине. Поред разноврсних налаза војне опреме ту су и предмети свакодневне употребе од керамике, кости и стакла. Посебан дио чини нумизматичка колекција са простора војног логора и цивилног насеља гдје пратимо оптицај новца од 1-4. вијека. Нешто мањи дио налаза прикупљен је откупом или поклоном.
- Средњовјековна збирка– у највећем броју је садржана од предмета који су пронађени приликом археолошких истраживања тврђава на доњем току Босне- Добор, Добој и Маглај. Поред предмета свакодневне употребе попут разноврсног алата и керамике, збирку чине и богате колекције хладног наоружања и раног ватреног оружја. Са истраживања средњовјековних некропола потичу налази накита, док је иста збирка обогаћена поклонима и откупом.
- Збирка османског периода– представља издвојени дио налаза од 16-18. вијека који су пронађени приликом археолошких ископавања на средњовјековним тврђавама на Добору, Добоју и Маглају. Нешто мањи дио налаза, углавном новца и керамичких предмета сакупљени су путем поклона или откупа у последњих више од пола вијека. Највећи дио налаза чини разноврсна кухињска и трпезна керамика, затим налази наоружања, накита, коњске опреме и новца.
- Остеолошка збирка– посебна дио збирке јесте колекција остеолошких налаза који потичу са археолошких истраживања праисторијских и средњовјековних некропола. Највећи дио чине налази спаљених костију са истраживања некропола културе Барица-Гређани, док остали налази потичу са ископавања средњовјековних некропола.
