La prima sala del museo è dedicata agli abitati preistorici presenti nel Vicentino. Il percorso museale inizia con un pannello che dà una panoramica degli insediamenti noti in tutta la provincia di Vicenza dal Paleolitico medio all’età del Bronzo. L’argomento si focalizza con il vario materiale litico recuperato in raccolte di superficie nel territorio di Montecchio. Nella stessa vetrina è presente anche una lama di pugnale in rame del Bronzo antico rinvenuta negli scavi del 1914 in una tomba ad inumazione in via Conti Gualdo. Durante il Bronzo medio e recente l’area veneta fu soggetta ad una vera e propria occupazione, che comprese tanto il territorio montano quanto quello costiero. Anche il rilievo collinare di Montecchio venne abitato massicciamente in questa fase; ne è un esempio il cospicuo materiale ceramico rinvenuto in diverse località del territorio interessato (Monte Nero, Castelli fondo Colombara).
Nell’ultima parte della sala sono raccolte le testimonianze relative all’abitato collinare dell’età del Bronzo di Castelgomberto (Bronzo recente, finale e inizi dell’età del Ferro). I materiali archeologici, rinvenuti occasionalmente nella seconda metà del ‘900, sono principalmente ceramici. Sono qui esposti vari frammenti di vasi biconici e troncoconici decorati e di coppe e scodelloni decorati, tazze a collo distinto e fusaiole.

La sala è dedicata agli insediamenti vicentini dell’età del Ferro, con particolare attenzione a quelli di Trissino e di Montecchio, cui sono dedicate quattro vetrine. Il primo stanziamento, che ebbe un particolare sviluppo tra il V e la prima metà del IV sec. a.C., era costituito da una serie di casette a schiera seminterrate utilizzate come case-laboratorio e ambienti di servizio. Esse furono distrutte da una serie di incendi e crolli che hanno però permesso la conservazione di un gran numero di manufatti domestici.
All’interno della prima vetrina si trovano olle decorate a stralucido, un grande dolio, tazze a fondo ombelicato (tra cui una con sigle alfabetiche), una tazzina decorata a occhi di dado e a punti impressi, un alare a mattonella, pestelli e pesi da telaio in calcare raccolti all’interno della casa-laboratorio Q2 (V-IV sec. a.C.). Dalla casa-laboratorio F2, oltre al ricco materiale ceramico, provengono uno scalpello in ferro e una matrice di fusione con decorazione geometrica del V-IV sec. a.C. La maggior parte del materiale in metallo venne alla luce durante gli scavi del cimitero di Trissino (vano S, vano D e vani di servizio esterni): una cista cordonata in bronzo, un aes rude, ganci in ferro, frammenti di scorie di fusione, una lama di coltello in ferro, borchiette e un probabile orecchino, due maniglie in ferro, due raschietti, due manici mobili semicircolari in ferro, anellini bronzei, un pendaglio a secchiello in bronzo, un lingotto semifinito bronzeo, una laminetta con ribattino, un punteruolo, una piastrina con fori, un mortaio decorato a vernice rossa e una tazza a fondo ombelicato.
Le ultime due vetrine ospitano il materiale raccolto nello scavo del villaggio e dei depositi rituali di Montecchio. L’area di località Castelli fondo Colombara, occupata già dal VII sec. a.C., ha restituito soprattutto vasi da mensa di vario genere. Nell’adiacente fondo Pegoraro, oltre a vasellame da cucina e da mensa, sono state scoperte due stipi sacre contenenti sia offerte votive sia utensili, come alcuni frammenti di situla e di lamina in bronzo, diversi tipi di fibule, armille, elementi di collana in pasta vitrea, un pendente e un pettine in osso. Anche nei pressi del castello di Romeo è stato rinvenuto materiale inerente alla sfera del culto, come testimoniano l’arco di fibula riutilizzato come pendaglio e la laminetta con guerriero in bronzo. Notevoli sono anche l’ascia dalla località Carbonara di fine VI-IV sec. a.C. e la fibula tipo Certosa da Lovara.

Il materiale esposto in questa sala proviene principalmente dalla necropoli della Gualiva presso Montebello Vicentino, contraddistinta da sepolture databili tra il VII e il I sec. a.C. Le prime due vetrine, comprendenti due corredi tombali, attestano la presenza di genti e influssi celtici all’interno della comunità locale. La prima teca espone il corredo della tomba 4 (fine V sec. a.C.), composto da materiali di tradizione locale, quali la ceramica e le fibule con decorazione a “occhi di dado”, e di tradizione celtica, come lo splendido gancio di cintura traforato raffigurante il signore delle belve. Anche dalla tomba 2 emerge la coesistenza di più genti, testimoniata dal ritrovamento di un gancio di cintura traforato raffigurante il tema della lira zoomorfa (due dragoni affrontati) in associazione con oggetti d’ornamento locali. La presenza all’interno della medesima sepoltura di un coltello di ferro con fodero fa pensare ad un contatto con genti dell’arco alpino centro-orientale. All’interno della stessa vetrina sono presentati i materiali cosiddetti sporadici, tra i quali spiccano altri quattro ganci di cintura traforati.
Il percorso museale prosegue con un pannello riguardante l’arrivo dei Celti nell’area veneta, presenza che influenzò anche il costume funerario delle popolazioni locali; iniziò, infatti, la deposizione di armi all’interno delle sepolture, connotanti il ruolo guerriero del defunto. La considerevole presenza di armi è testimoniata da un coltello con fodero decorato, quattro spade in ferro con fodero, cinque punte di lancia e una punta di giavellotto, provenienti da rinvenimenti occasionali nella necropoli della Gualiva.
E’ certo che la stessa necropoli non venne abbandonata durante la fase di romanizzazione, ciò conferma la continuità insediativa di questo territorio fino al I sec. a.C. L’ultima vetrina della sala riassume questa fase di passaggio grazie all’esposizione di materiali provenienti sia dall’ambiente necropolare (tomba 3 e sporadici, necropoli della Gualiva, Montebello Vicentino) che da quello abitativo (Montecchio: via Cà Rotte, patronato Sant’Antonio, San Giacomo nord -abitato e necropoli- e San Giacomo sud).

La sala è dedicata all’organizzazione del territorio vicentino in epoca romana e alle sue manifestazioni materiali. Durante questa fase, l’area interessata dai precedenti insediamenti apparteneva amministrativamente al municipium di Vicetia; ciò ci è testimoniato anche dal ritrovamento, presso la Pieve di S. Maria e S. Vitale a Montecchio Maggiore, di un frammento di stele funeraria di un quattuorviro del municipium vicentino.
L’esposizione continua con la trattazione del tema della vita quotidiana, con una vetrina che ospita un finissimo bronzetto di Minerva (I-II sec. d.C.) da via Campestrini, una lucerna con personaggio grottesco itifallico in bronzo (I-II sec. d.C.), una fibula tipo Aucissa (I sec. d.C.) da via Cà Rotte, una fibula a tenaglia da via delle Tasse, una lastrina per uso cosmetico e altri materiali provenienti dalla zona di Montecchio, nonché un cucchiaio e un frammento di ago crinale da Arzigano, Cava Poscola, e due chiavi in ferro e in bronzo (I-IV sec. d.C.) da Altavilla, fondo Pretto.
L’esposizione tratta poi delle attività domestiche e produttive, documentate da due grandi macine da Montecchio, pesi da telaio troncopiramidali dal patronato di S. Antonio presso Montecchio, tegole con bollo, aghi, chiodi, falcetto e vomere da Montecchio e Altavilla e diverse monete di metà IV sec. d.C. A completamento di questa sezione, al centro della stanza, vi sono quattro anfore di diverse tipologie che coprono un arco cronologico compreso tra la fine del II sec. a.C. e il III sec. d.C.
L’ultima parte della sala è dedicata al mondo dei morti, che per quanto riguarda il I sec. d.C. è esemplificato dalla tomba 4 della necropoli di Arzignano, Cava Poscola. La necropoli che ha restituito la maggior parte del materiale è quella tardo antica (IV sec. d.C.) di Carpane, presso Montecchio, da cui provengono vasellame vario, materiale metallico d’ornamento e oggetti vitrei. In una piccola saletta accessoria alla Sala 4 si trova un’interessante sepoltura infantile ad inumazione, priva di corredo e collocata all’interno di una conduttura in trachite defunzionalizzata, proveniente dalla stessa necropoli di Carpane.
L’ultima sepoltura presentata è quella di un cavaliere, probabilmente germanico-orientale, al servizio dell’esercito romano, scoperta nel 1995 ad Arzignano, Cava Poscola. Questa presenta oggetti del V sec. d.C. di tradizione sia orientale (lunga spada con fodero, spada corta, tracce di faretra con frecce e fibbie dei calzari) sia romana (fibbia di cintura e scelta del rituale funerario romano). La presenza di resti osteologici di un cavallo confermano il ruolo militare del defunto.

La sala raccoglie i ritrovamenti di età longobarda, con corredi maschili e femminili, da Montecchio, S. Urbano, Arzignano e Castelgomberto.