Lietuvos nacionalinio muziejaus archeologijos rinkinys yra vienas seniausių ir gausiausių muziejuje ir pats didžiausias Lietuvoje. Jame sukaupta per 600 tūkstančių archeologinių radinių, datuojamų nuo XI tūkstantmečio pr. Kr. iki XIX amžiaus. Rinkinį sudaro atskiros eksponatų grupės, kurios skiriamos pagal laikotarpius ir temas.

Seniausi archeologijos eksponatai įtraukti į muziejinę apskaitą dar iš Senienų muziejaus atskirų mecenatų kolekcijų, taip pat XIX a. – XX a. pradžioje vykdytų mokslinių ar mėgėjiškų archeologinių tyrinėjimų. Nuo pokario metų archeologijos rinkinys nuolat pildomas radiniais iš kasmet vykstančių archeologinių tyrimų visoje Lietuvoje. Tyrimus vykdo įvairios institucijos ir tyrėjų grupės, ekspedicijas organizuoja taip pat ir patys muziejaus archeologai.

Siekiant atspindėti ir aprėpti augančią Lietuvos archeologijos paveldo medžiagą muziejuje veikia Priešistorinės archeologijos rinkinių bei Viduramžių ir naujųjų laikų archeologijos rinkinių skyriai.

Archeologijos rinkinio pagrindu 2000 m. Lietuvos nacionaliniame muziejuje atidaryta didelė archeologijos ekspozicija, nušviečianti Lietuvos proistorę nuo seniausių laikų iki XIII amžiaus, t. y. Lietuvos valstybės susidarymo. Turtingi rinkiniai leidžia rengti specializuotas parodas tiek pačiame muziejuje, tiek ir užsienyje. Saugomų eksponatų pagrindu publikuojami moksliniai katalogai.

Archeologijos rinkinio studijomis intensyviai naudojasi akademinė ir mokslinė bendruomenė. Plačiajai visuomenei rinkinių medžiaga pristatoma Lietuvos integralioje muziejų informacinėje sistemoje (LIMIS).

Vilniaus miesto rinkinyje saugoma per 800 radinių kompleksų iš įvairių Vilniaus miesto vietų. XX a. paskutiniais dešimtmečiais suintensyvėjus miesto archeologiniams tyrimams, muziejaus kolekcijas papildo radiniai iš daugelio Vilniaus mieste tyrinėtų objektų: gyvenamųjų ir ūkinių pastatų, gatvių bei aikščių, bažnyčių, vienuolynų ir šalia jų buvusių senųjų kapinių. Pastatų interjero ir eksterjero elementai, buities bei prabangos reikmenys, ginklai ir kiti eksponatai padeda pažinti Vilniaus miesto raidą ir miestiečių gyvenseną. Rinkinyje saugomi dirbiniai iš metalo, keramikos, odos, tekstilės, medžio, tarp kurių paminėtini unikalūs XIV a. pabaigos – XV a. pradžios odiniai batai, sidabriniai XVI a. pabaigos piniginės apkaustai, sidabrinis paauksuotas XVI a. pabaigos – XVII a. pradžios diržas ir kiti. Daugiausia XIV–XVIII a. radinių esama iš senamiestyje tyrinėtų objektų.