El almacén cuenta con materiales paleolíticos de las cuevas de Bolomor, Negra, Petxina, Salt, Foradada, Parpalló, Malladetes, Volcán del Faro, Ratlla del Bubo y Barranc Blanc.

En el año 2001 ingresó en el Museu de Prehistòria la colección paleontológica de fauna fósil cuaternaria de yacimientos valencianos.

Los fondos numismáticos del Museu de Prehistòria están compuestos aproximadamente por unas 20.000 piezas que cubren desde la Antigüedad hasta época contemporánea.

El museo también cuenta con la colección Rubén Vela, una interesante muestra de materiales procedentes fundamentalmente de las culturas de la altiplanicie boliviana representativos de más de 15.000 años de su historia.

Entre los materiales romanos hay que destacar los procedentes de Empúries, Font de Mussa, Hort de Pepica, Llíria, Estació del FGV (Castelló de la Ribera) o una colección de piezas procedentes de la ciudad de Roma.

La Cultura Ibérica está significativamente representada en los almacenes por piezas de la Bastida de les Alcusses, los Villares, el Corral de Saus, el Castellet de Bernabé, el Puntal dels Llops, el Tossal de Sant Miquel, Covalta, Castellar de Meca, La Monravana o La Senya.

El Bronce Valenciano cuenta con materiales del Mas de Menente, la Mola Alta de Serelles, la Lloma de Betxí, la Muntanya Assolada, l’Ereta del Castellar o Les Raboses.

Del Neolítico se conservan en los almacenes las importantísimas colecciones de materiales de la Cova de l’Or y la Cova de la Sarsa, así como piezas de la Cova del Lledoner y la Cueva de la Cocina.

Del arte Paleolítico destaca la colección de 5.612 plaquetas grabadas y pintadas de la Cova del Parpalló.