Cea mai mare parte a obiectelor din Colecţia Arheologie provine din săpăturile efectuate de arheologii muzeului începând din 1928, finanţate de Ministerul Apărării Naţionale sau realizate în colaborare cu instituţiile similare din ţară. Colecţia are două secţiuni: Arheologie preistorică şi antică şi Secţiunea de arheologie medievală şi modernă şi cuprinde un material arheologic bogat, rezultat cu precădere din cercetările efectuate de Muzeul Militar Naţional la mai multe fortificaţii şi cetăţi antice sau medievale, la curţi nobiliare sau domneşti, la mănăstiri fortificate sau cetăţi orăşeneşti, precum şi în sate dispărute. Materialul arheologic rezultat acoperă toate epocile istorice, fiind constituit cu precădere din ceramică, piatră şi os prelucrate, monede, bijuterii, sticlărie, feronerie, piatră lucrată, şi, în chip excepţional, din materiale organice sau praf de puşcă.

Colecţia Numismatică reuneşte peste 15 000 monede şi bancnote româneşti şi străine. Din punct de vedere cronologic, cele mai vechi monede sunt cele antice greceşti, remarcându-se în mod deosebit cele de argint histriene, cele macedonene din timpul regilor Filip al II-lea şi Alexandru cel Mare, cele republicane romane sau imitaţii locale ale monedelor din ultimele două categorii. Accentul colecţiei cade mai ales pe epocile medievală şi modernă cu câteva piese deosebit de rare în România. Pentru evul mediu românesc de o deosebită însemnătate sunt emisiunile monetare ale domnilor Ţării Româneşti şi Moldovei din secolele XIV-XVI. Muzeul deţine, de asemenea, fără a constitui serii complete, monede ale Sfântului Imperiu Romano-German, apoi ale Imperiului Habsburgic şi Austro-Ungariei, Imperiului German, Franţei, Italiei, Angliei şi Indiei britanice etc.