Zbiory, głównie krzemienne, datowane są na okres od ponad 100.000 lat temu do 4.000 lat p.n.e. Kolekcje z około tysiąca stanowisk, pozyskiwane od końca XIX wieku, pochodzą z obszaru całej Polski, a także obecnej Litwy, Ukrainy i Białorusi. Szczególnie bogate są materiały z okresu środkowego paleolitu (100.000 - 40.000 lat temu) z jaskiń południowej Polski ( Jaskinia Ciemna, Okiennik, Jama), a także z okresu schyłkowego paleolitu (ok.10.000 - 8.000 lat p.n.e.) z Niżu Polskiego ( Świdry, Rydno). Wśród zespołów zabytkowych, gromadzonych w Dziale, szczególnie wyróżnia się bogato wyposażony pochówek mezolitycznego łowcy odkryty w Janisławicach - datowany na 4.500 lat p.n.e.