
Arheološka zbirka stvarana je nakon osnutka Gradskog muzeja Vukovar i njegovog početka rada 1948. godine. Arheološka zbirka kroz predmete od prvih tragova naseljavanja iz razdoblja mlađeg kamenog doba (neolitika), sve do razvijenog srednjeg vijeka prati arheološku prošlost Vukovara i vukovarskog kraja.Nalazi iz mlađeg kamenog doba – starčevačka i sopotska kultura; bakrenog doba – lasinjska, badenska, kostolačka i vučedolska kultura; brončanog doba – vinkovačka, vatinska i belegiška kultura; starijeg željeznog doba – daljska, srijemska i bosutska kultura; mlađeg željeznog doba – keltsko-latenska kultura; rimskog razdoblja i srednjeg vijeka dokazuju preko 7 tisuća godina intenzivnog života na ovom području.Predmeti iz arheološke zbirke Gradskog muzeja Vukovar prate promjene u izboru materijala za izradu uporabnih predmeta, oruđa, oružja i nakita tijekom dugog razdoblja od mlađeg kamenog doba do srednjeg vijeka. Keramika, kost i rog koristili su se u svim razdobljima, dok se metal počeo koristiti od bakrenog doba na dalje, a predmeti od stakla od mlađeg željeznog doba, kroz antiku i srednji vijek.Arheološka zbirka obuhvaća podzbirke: Arheološku i zbirku Vučedol – sustavna istraživanja. Arheološka građa pristiže u Muzej manjim dijelom donacijama građana i otkupom, a uglavnom terenskim radom: rekognosciranjima, arheološkim nadzorom, zaštitnim, pokusnim i sustavnim arheološkim istraživanjima, zahvaljujući čemu se stvara arheološka slika Vukovara i okolice u okviru istočne Hrvatske, Podunavlja i Europe.Od posebnog su značaja sustavno arheološko i multidisciplinarno istraživanje eponimnog lokaliteta Vučedol koje se provodi u godišnjim kampanjama od 2001., te sistematična rekognosciranja i arheološka istraživanja Sotina u kampanjama 2008.-2013., zahvaljujući čemu je arheološka zona Sotina upisana u Registar zaštićenih spomenika kulturne baštine Republike Hrvatske.
Lijevana lepezasta sjekira, vučedolska kultura, prijelaz bakrenog u brončano doba
Masivna bročana narukvica s dva spiralna diska, brončano doba
Kasnoantička koštana pojasna kopča ukrašena urezanim koncentričnim kružnicama
Šuplja sjekira s jednom ušicom, lijevana bronca, kasno brončano doba
Fragmentirani češalj s dva reda zubaca; sastoji se od tri koštane pločice koje su međusobno povezane metalnim zakovicama; kasna antika
Rimska vojna diploma izdana dekurionu ale II. Hispanorum et Aravacorum, Dasju, sinu Karmaja iz plemena Breuka, 2. lipnja 60. godine
Keramička figura ženske osobe - idol, sopotsko-langyelska kultura, mlađe kameno doba (neolitik)
Lijevani brončani kalup s prikazom antropomorfnog lika, srednji vijek
Ovalna gema od poludragog kamena s prikazom glave žene, rimsko razdoblje
Kantharos - bikonična posuda s dvije trakaste ručke, izrađena od pročišćene gline na lončarskom kolu, starije željezno doba
Kameno sječivo obrađeno s obje strane, sopotska kultura, mlađe kameno doba (neolitik)
Brončani ulomak jezička pojasne kopče s ukrasom vitice u obliku stiliziranog slova S; II. avarski kaganat
Keltski savijeni dvosjekli željezni mač, vrh mača nalazi se u ostatku korica, mlađe željezno doba (La Tene)
Keramički lonac izrađen na lončarskom kolu, ukrašen s četiri niza nepravilnoh valovnica, 10.-12. st.
Keramička elipsoidna bikonična posuda - fišbute, bakreno doba (eneolitik)
Mala noga keramičke posude, starčevačka kultura, mlađe kemeno doba (neolitik)
Rimski kameni spomenik Mitri, božanstvu Sunca, s natpisom u tri reda - IN VICTO MITRE IVI RACCI
Keramička urna, Daljska grupa, starije željezno doba (kraj 8. - poč. 7. st.)
Brončana dvopetljasta lučna fibula, Daljska grupa, starije željezno doba (kraj 8. - poč. 7. st)
Rimska keramička svjetiljka - lucerna, 2. - 3. st.