Осмотр Музея начинается с зала археологии – нового павильона, построенного специально для археологических выставок на месте бывшего зимнего сада старинного особняка. В нем последовательно представлены этапы развития человеческих сообществ на территории южного Урала вплоть до эпохи позднего Средневековья.
В экспозиции по эпохе палеолита (2,6 млн. – 11 – 12 тыс. лет назад) особо стоит отметить коллекцию грубых каменных предметов (рубила, скребла, остроконечники) с раннепалеолитической стоянки Мысовая (Урта-Тубе) на оз. Карабалыкты в Башкирском Зауралье, являющуюся одним из самых древних памятников человека на Урале. Яркой находкой является кость носорога, с которой скалывались небольшие отщепы для изготовления орудий труда (Ново-Белокатайская стоянка, около 40 тыс. лет назад). В отдельной витрине экспонируются находки из пещеры Шульган-Таш (Капова), в которой 14 – 16 тыс. лет назад существовало святилище древних охотников. Пещера известна во всем мире своей яркой и неповторимой настенной живописью. В других витринах выставлены материалы мезолита (среднекаменного), неолита (ново-каменного) и энеолита (медно-каменного веков), наглядно показывающие изменения, которые произошли в человеческом обществе в X – III тыс. до н.э. В это время изобретается лук со стрелами, появляются и широко распространяются глиняные сосуды, расцветает рыболовство, происходит первое знакомство людей с медью. О развитой ритуальной практике свидетельствуют находки изображений животных, богато орнаментированные загадочные предметы (так называемые «утюжки») и т.д. Украшением этой части экспозиции является каменный амулет в виде лапы водоплавающей птицы, найденный на оз. Сабакты (около III тыс. до н.э.).
В центре зала выставлен скелет хазарского (башкирского) мамонта, найденный в 1970 г. около д. Кудашево в низовьях р. Белой. Его реконструкция выполнена в 2007 г. к открытию Музея палеонтологами из института экологии растений и животных УрО РАН (г. Екатеринбург).
Раздел по эпохе бронзы (II тыс. до н.э.) представлен материалами по абашевской, синташтинской, срубной и алакульской культурам, население которых проживало на территории Южного Урала. К наиболее ярким и самым ранним экспонатам относится коллекция украшений из Северо-Бирского могильника, свидетельствующая о проникновении на Южный Урал групп населения из Центральной Европы, и находки из широко известного могильника Синташта в степном Зауралье. Различные каменные, бронзовые и костяные орудия и предметы вооружения из этого памятника характеризуют культуру наиболее богатой части скотоводов первой половины II тыс. до н.э. Особый интерес представляет костяные псалии – предметы конской узды, позволявшие управлять как верховым конем, так и колесницей.
Экспозицию продолжает раздел, посвященный материальной культуре населения Южного Урала в эпоху раннего железа (VII в. до н.э. – III в н.э.). В зале представлены древности степных кочевников (савроматская и сарматская культуры). В витринах выставлены украшения, глиняная посуда, предметы обихода, вооружения и конской узды, а также предметы культа – каменные столики-«жертвенники». Из материалов позднесарматского времени особо интересны восточные орнаментированные бронзовые зеркала, колокольчик в виде фигуры человека в традиционной китайской одежде и застежка-фибула западного происхождения, найденные в Темясовском могильнике (Баймакский р-н Башкортостана).
Здесь же представлены памятники оседлого фино-угорского населения (курмантауская, ананьинская, гамаюнская, иткульская, кара-абызская и пьяноборская культуры). Наиболее развитым среди них являлось население кара-абызской культуры, сложившейся под влиянием зауральских кочевников. Для этого населения были характерны степные всаднические образцы вооружения, развитая традиция изготовления бронзовых украшений, в том числе и в «зверином стиле». Здесь широко представлены многочисленные импортные вещи (бусы, геммы, глиняные сосуды и т.д.) из Средней Азии и Северного Причерноморья.
Отдельная витрина посвящена реконструкции мужского и женского костюмов населения пьяноборской культуры, населявшего Прикамье и нижнее течение реки Белой. Завершает археологическую экспозицию раздел по эпохе Средневековья (с IV в. н.э.). В витринах представлены материалы бахмутинской, турбаслинской, кушнаренковской, караякуповской и чияликской культур, а также древности кочевников домонгольского и золотоордынского времени. Центральное место занимает большая витрина, в которой экспонируются железный шлем и сабли из могильников конца I тыс. н.э. В отдельной витрине выставлены уникальные шелковые ткани эпохи Золотой Орды.
Завершает раздел выставка серебряных украшений и предметов прикладного искусства эпохи Средневековья (накладки в виде фигурок лошади, козла, фазана и т.д.).
В небольшом холле перед входом в залы этнографической экспозиции выставлены фрагменты каменных изваяний и надгробий эпохи
