El museo tiene un registro que supera los 12.000 objetos, distribuidos en tres secciones:
- Arqueología: Caracteriza todas las culturas prehispánicas regionales del norte semiárido chileno (Atacama-Coquimbo), además de algunas existencias del resto de Chile y Latinoamérica.
- Etnografía: Exhibe expresiones culturales de los principales grupos étnicos del territorio nacional, como mapuche, rapa nui y selk´nam.
- Paleontología: formada por fósiles de vertebrados e invertebrados, principalmente de origen marino.
El museo cuenta asimismo con una Colección Bioantropológica, de alrededor de 1.500 individuos, que fueron encontrados en diversos sitios, pertenecientes en su mayoría a la Región de Coquimbo. Entre ellos destacan El Olivar, Peñuelas, El Cerrito, Los Choros, entre otros.
La mayoría de las piezas pertenecen a la sección arqueológica, y provienen de excavaciones realizadas por investigadores de la propia institución, que han arrojado luces sobre las siguientes culturas originarias:
Período Paleoindio (12.000 al 9.000 a.C.)
Los cazadores del pleistoceno tardío eran nómades que se desplazaban de norte a sur en busca de grandes presas y se concentraban en la Quebrada de Quereo, al sur de Los Vilos.
Esta cultura está asociada a fauna ya extinta como paleolama, ciervos, mastodontes y caballos americanos. Los cambios climáticos que mudaron el paisaje desde un glacial frio y lluvioso a la aridez, dispersaron a la población cazadora hacia el sur del continente sudamericano. Los sitios más importantes en Chile son: Monte Verde y Tagua Tagua.
Período Arcaico (9.000 al 300 a.C.)
Período de cazadores, recolectores y pescadores arcaicos en el holoceno, en que el cambio climático generó condiciones naturales muy similares a las existentes hoy.
El cazador transformó su entorno social, estableció una nueva cultura y creó herramientas adecuadas a su nuevo contexto. Este cambio se reflejó en sus creencias, su arte figurativo y abstracto, la magia y el chamanismo.
Esta cultura se movió entre la cordillera y la costa, entre Pichasca en el interior y Huentelauquén en la costa. Aparece también la presencia de sitios poblados en Punta Teatinos, La Herradura, Guanaqueros y Peñuelas, y destaca el descubrimiento de evidencia de fuertes conflictos entre estos pueblos.
Cultura Molle (300 a.C. al 800 d.C.)
Aldeanos, agricultores, pastores, ceramistas y metalurgistas. En este pueblo encontramos rasgos andino-amazónicos, que interactuan con el arcaico tardío.
Su característica principal es el uso del tembetá (adorno de piedra dispuesto en el labio inferior). Es un pueblo costero temprano ubicado en Punta Teatinos, Quebrada El Romeral y Guanaqueros.
Establecieron aldeas en valles, quebradas, interfluvios y, en menor grado, en la costa. Desde Copiapó por el Norte a Choapa por el sur.
El sitio más representativo se ubica en El Molle, donde se han encontrado tumbas en que junto a los restos humanos yacen diversos objetos como tembetá, pipas de piedra, artefactos de plata y cobre, algo de oro y cerámica.
Otra manifestación de esta cultura es el arte rupestre, plasmado en piedras y bloques pétreos de la zona.
En la IV Región los sitios molle se ubican al sur de la Quebrada Los Choros hasta Illapel y Salamanca en el Choapa, y se sitúan mayormente en Rio Hurtado.
Cultura Las Ánimas (900 d.C. al 1000 d.C.)
Surgieron en el Intermedio tardío como sedentarios. Sus artefactos e ideas tuvieron rasgos novedosos, que los asemejan y diferencian de sus antecesores molles y los vinculan fuertemente con los diaguitas.
Las Cultura las Ánimas utilizó los valles y el litoral, y conservó rasgos de movilidad pastoril de sus camélidos, producción metalúrgica, horticultura, recolección de frutos como el algarrobo y el chañar y actividades en el borde costero.
Estas sociedades manejaron rebaños, hilaron su lana y confeccionaron sus prendas de vestir. Sus animales les sirvieron también para carga y charqui que podía ser almacenado.
Con sus huesos se confeccionaban distintas herramientas, que podían ofrendar en sacrificio. En cuanto a la producción cerámica esta no tuvo una manufactura tan fina como la que se hacía en la cultura anterior.
Diaguitas (1.000 d.C. al 1536)
Esta cultura representa una expresión de identidad regional que se define como tal en la IV Región de Coquimbo. Es una sociedad indiana que en sus últimas fases se contactó con la la cultura Inka de Los Andes centrales del Perú (1479) d.C. y luego fue somentida al dominio hispano colonial (1536).
Se identifica principalmente por una cerámica con formas antropomorfas y zoomorfas, que incluyen decoraciones geométricas para diversos modelos de vasijas con colores rojo, negro y blanco.
También confeccionaron objetos en metal (anzuelos, cinceles, pinzas en cobre), piedra (manos de moler, morteros, puntas de proyectil), hueso (espátulas, tubos para aspirar narcóticos, agujas para redes de pesca, cabezales de arpón) y ornamentos o joyas en oro, plata y cobre.
Algunos sitios diaguitas en el valle de Elqui serían Altovalsol, hacienda Quilacán, La Calera, Punta de Piedra, El Tambo, San Carlos y en el centro urbano de La Serena entre otros muchos.
Los diaguitas fueron precedidos por la cultura Ánimas, que le precede y tuvieron fuerte influencia trasandina de la cultura aguada.
Inkas (1470 AL 1530)
El imperio inka influyó en la cultura diaguita, e incorporó nuevos diseños y formatos para los contenedores cerámicos (aríbalos, jarros pato, escudillas, platos campaniformes, copas u ollas de pie, otros). Asimismo, reciclaron formas alfareras prexistentes con los nuevos esquemas andinos, pero sin identificarse o perderse la impronta diaguita.
En la metalurgia de cobre, plata y oro, trajeron nuevas innovaciones a la zona, como los prendedores o alfileres (tupus, tupos, topus) y los cuchillos semicirculares (tumis) generalmente de cobre y de carácter ritual.
En lo que compete a la ideología religiosa, se supone que deben haber sido entes naturales de su medio ambiente, que heredaron los inkas, como adorar las altas cumbres andinas, las intermedias e incluso próximas al borde costero, en la Región de Atacama y Región de Coquimbo.
