Экспозиция «Древняя история народов Урала» позволяет совершить «путешествие» на тысячи лет назад, когда в эпоху раннего Палеолита (период наступления и отступления ледников) началось проникновение человека на Урал.

Уникальным археологическим экспонатом является навершие жезла в виде головы белки, сделанное из талькохлорита. Это единственное изображение белки, найденное на территории Северной Евразии. Скульптура датируется эпохой неолита – энеолита и выполнена методом резьбы, шлифовки и сверления каменными орудиями. Она поступила в музей в 1903 г. от основателя УОЛЕ О.Е. Клера.

Адуйский идол отлит из меди в раннем железном веке (VII-III вв. до н.э.) мастерами-литейщиками иткульской археологической культуры. Он представляет собой фигуру с человеческим лицом, солнечной короной над головой и фигурой зооморфа (предположительно волка). Находки поступили в музей в конце XIX в. от члена УОЛЕ Н.К. Оржешко-Острейко.

Бронзовый сосуд с головой быка был изготовлен в Согдиане (древнее государство в междуречье Амударьи и Сырдарьи) из бронзы в начале VIII в. н.э. Сосуд был найден в кургане у села Верхне-Синарского Троицкого района Челябинской области.