В зала „Праистория“ са експонирани около 600 находки от епохата на късната праистория – неолита и халколита, открити в Шуменски регион. Представени са експонати от най-ранното проучено до момента селище в региона – неолитното селище до Върбица. Неговото съществуване се свързва с неолитизацията на Балканите, в началото на VІ хил. пр. Хр. и възникването на раннонеолитните култури Копривец и Овчарово. Сред експонираните находки са оръдия на труда, оръжие, накити, съдове и предмети на култа от каменно-медната епоха (халколита) – V хил. пр. Хр. Те са открити в селищните могили до Салманово, Виница, Сушина, Иваново, Смядово, Ловец и Коджадермен-Шумен. Името на селищната могила Коджадермен се е преврънало в епоним на култура Коджадермен, разпространена в СИ България през късния халколит.
Тематично свързани с представените находки са авторските изображения на художниците Деян Евтимов и Калоян Кавръков.
Предметите на бита ни дават представа за основния поминък на праисторическото население – земеделието, отглеждането на домашни животни и занимания като лов, риболов и грънчарство. Акцент е поставен върху експонираният интериор на праисторическо жилище с богата колекция от керамични съдове, каменна мелница (хромели), овъглено зърно и реконструиран вертикален стан. Представени са накити, фигурки, масички, предмети на престижа и култа, свързани с обредната система и духовния живот на праисторическите хора. Основно място заема култът към Богинята – майка на земята и плодородието. Реплика на глинена фигурка от Върбица, представяща танцуваща жена с маска на лицето в състояние на екзалтация, е експонирана в естествен човешки ръст в центъра на залата. Автор на репликата е скулптурът Бехчет Данаджъ. Откритият в некрополите до Смядово, Виница и Сушина гробен инвентар – каменни сечива, керамични съдове и накити от мед, злато, серпентинит и мида представят погребалния обред на праисторическия човек, за който смъртта е начало нанов живот. Сред най-атрактивните експонати в зала „Праистория“ е автентичното погребение на дете в ембрионална поза (хокер) от некропола до Смядово. Белег за високото социално положение на мъртвия е богатият гробен инвентар, с който е бил погребан. А в обособения детски кът в залата са подготвени занимания за най-малките посетители на музея, представящи игрите на праисторическите деца.