El magatzem compta amb materials paleolítics de les coves de Bolomor, Negra, Petxina, Salt, Foradada, Parpalló, Malladetes, Volcà del Far, Ratlla del Bubo i Barranc Blanc.

L’any 2001 va ingressar en el Museu de Prehistòria la col·lecció paleontològica de fauna fòssil quaternària de jaciments valencians.

Els fons numismàtics del Museu de Prehistòria estan compostos aproximadament per unes 20.000 peces que cobrixen des de l’Antiguitat fins a època contemporània.

El Museu també compta amb la col·lecció Rubén Vela, una interessant mostra de materials procedents fonamentalment de les cultures de l’altiplà bolivià representatius de més de 15.000 anys de la seua història.

Entre els materials romans cal destacar els procedents d’Empúries, Font de Mussa, Hort de Pepica, Llíria, Estació del FGV (Castelló de la Ribera) o una col·lecció de peces procedents de la ciutat de Roma.

La Cultura Ibèrica està significativament representada en els magatzems per peces de la Bastida dels 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 Seña.

El Bronze Valencià compta amb materials del Mas de Menente, la Mola Alta de Serelles, la Lloma de Betxí, la Muntanya Assolada, l’Ereta del Castellar o Les Raboses.

De l’Art Paleolític destaca la col·lecció de les 5.612 plaquetes gravades i pintades de la Cova del Parpalló.