Археологическое изучение территории Вельского уезда началось во второй половине XIX века. Интерес исследователей – П.С. Воронова, П. Лерха, Н. Зенгера, А.В. Елисеева и других привлекла группа городищ: Важское, Усть-Кулойское и Вельское. В 1906 году В.Н. Глазовым были проведены первые раскопки на Важском городище в 12 км от Вельска. В конце 1930-х годов исследованиями на Важском, Усть-Кокшеньгском, Васильевском городищах занимался научный сотрудник Вельского музея краеведения А.М. Сафонов. Наибольшее количество археологических объектов было выявлено и поставлено на государственную охрану в 1960-е – середине 1980-х годов, когда на территории Вельского района работали О.В. Овсянников, А.А. Куратов, А.Я. Мартынов, И.Ф. Никитинский, Н.А. Макаров и другие. В начале XXI века археологические исследования на территории Вельского района были возобновлены А.Г. Едовиным, А.Я. Мартыновым и другими.
В отличие от раскопок, имевших со второй половины XX века относительно регулярный характер, археологическая коллекция музея формировалась стихийно. Ее основу составили главным образом артефакты, обнаруженные местными жителями или выявленные научными сотрудниками музея. Самые ранние из них относятся к эпохе мезолита. К числу наиболее ценных археологических памятников можно отнести каменные топоры, бронзовые орудия труда, железные топоры XII–XV веков, клад серебряных монет и украшений XVI–XVII веков, образцы холодного оружия XVII века и многое другое.
Большой интерес в художественном отношении представляют зооморфные подвески XI–XIII веков – фигурки животных, птиц и рыб, использовавшиеся финно-угорскими племенами в качестве оберегов.
Их отливали из меди в сплавах с оловом или, значительно реже, серебром, используя для этого каменные или глиняные формы. Так, две прорезные подвески – это условные изображения водоплавающей птицы (гуся или утки) со сложенными крыльями, выпяченной грудью и двумя пластинчатыми лапками.

Гребень. XVII–XVIII века.
 Заколка. XVII век. Русский Север.
Заколка. XVII век. Русский Север.
 Заколка. XVII век. Русский Север.
Крест тельный. XVII век. Русский Север.
Крест тельный. XVII век. Русский Север
Перстень - печатка. XVII век. Русский Север
Подвеска в виде двухголового конька. XII–XIII века. Из коллекции В.Ф. Кулакова.