Les premiers objets préhistoriques de la proximité de Niš ont été recueillis dans les années 30 du siècle dernier par les membres de la Société des Amis du Musée, et les premières fouilles professionnelles furent effectuées en 1928 sur le site de Pločnik près de Kuršumlija, sous la direction du professeur Miodrag Grbić. Lors des bombardements de la Seconde Guerre mondiale, le bâtiment du Musée fut détruit, ainsi que de nombreux objets d’expositions. Après la guerre, les fouilles systématiques ont été réalisées sur le site de Bubanj (Boubagne, de 1954 à 1958), et la grande colline de Hum en 1956. Plus tard, on a effectué plusieurs fouilles, toutes étant à petite échelle et à durée limitée. Aujourd’hui, la collection comprend des objets qui appartiennent à l’ensemble de la période préhistorique. Ceux-ci sont:
- L’âge ancien de la pierre – le paléolithique (30.000 à 10.000 ans avant J.C.), le site de Kremenac.
- L’âge nouveau de la pierre– le néolithique (fin du VIème millénaire avant J.C. – environ 3.000 ans avant J.C.), le site des Grandes Fontaines à Vrtište, la localité Selište près de Pasi Poljana, le site de Katun près d’Aleksinac,
- L’âge de cuivre – le néolithique (3.000 – 2.000 ans avant J.C.), les localités de Bubanj et de la grande colline de Hum,
- L’âge du bronze (environ 2.000 -1.200 avant J.C.), avec un site d’une nécropole à Medoševac et la grande colonie de Médiana, située à côté de l’ancienne colonie antique du même nom,
- L’âge de fer (vers 1.200 avant J.C.) avec des tombes trouvées à Vrtište, la localité de Breg-Utrina et trouvailles individuelles de différentes localités. Aujourd’hui, dans la collection de cette période sont plus de 5.000 objets.