Интенсивное развитие Геленджика как курорта в начале XX века способствовало быстрому освоению земельных участков, в результате чего были обнаружены многочисленные археологические находки.
В 1911-1913 гг. на территории имения Бойко «Борисово» в Голубой бухте были обнаружены захоронения эпохи средневековья. Археологические исследования, проведенные Императорской археологической комиссией под руководством археолога В.В. Саханева, дали интересные материалы, ставшие основой археологических коллекций музея.
Во время Гражданской войны часть коллекций была утрачена.
В 1935-1960 годы директор музея И.И. Аханов проводит археологические исследования, и фонды музея пополняются новыми материалами преимущественно по дольменной культуре (III – II тыс. до н.э.) и средневековью.
В 1970-1980 годы археологом М.Г. Минеевым проводится огромная работа по систематизации и описанию археологических находок и новым археологическим раскопкам в т.ч. средневекового могильника «Потомственный» в окрестностях с. Пшада.
Во второй половине XX начале XXI века в Геленджике и его окрестностях работали археологические экспедиции под руководством В.И. Марковина (Москва), Б.В. Мелешко (Москва), Н.А. Онайко (Москва), В.А. Трифонова (Санкт-Петербург) и др.
Большой вклад в выявление, сохранение и систематизацию памятников археологии Геленджика внес А.В. Дмитриев – участник и руководитель многочисленных археологических экспедиций на территории Краснодарского края в т.ч. Геленджика.
В настоящее время археологические коллекции музея насчитывают более 8000 единиц хранения. Эти предметы охватывают исторические периоды от эпохи Бронзы и заканчивая Средневековьем. Особое место занимают предметы, относящиеся к дольменной культуре. Это уникальная коллекция каменных пробок-втулок, часть из которых сохранила орнамент в виде солярных символов; алтарь-жертвенник, поступивший в музей в результате работы международной экспедиции Виктора Трифонава в долине реки Жанне. Жемчужинами коллекции античности по праву считаются чудом сохранившийся атический шлем, золотой статер Лисимаха и лутерий – чаша для омовения рук. Средневековье представлено коллекциями погребальных урн, сбруйными украшениями и уникальным начельником (налобником) – ланью – не имеющему аналогов в нашем регионе.
Археологические фонды продолжают регулярно пополнятся новыми предметами – результатами экспедиций, которые проходят в нашем районе.