Von europäischem Rang sind die Funde aus dem Kesslerloch und Schweizersbild, zwei steinzeitlichen Lagerplätzen von Rentierjägern. Lochstäbe, graviert mit naturalistischen Tierdarstellungen und filigran skulptierte Speerschleudern geben Aufschluss über die erstaunlichen künstlerischen Fähigkeiten der damaligen Menschen.

Linearbandkeramische Funde aus Gächlingen belegen die Anfänge der bäuerlichen Besiedlung der Schweiz um 5500 v. Chr. Die Funde von Thayngen-Weier aus dem 4. vorchristlichen Jahrtausend zählen zum UNESCO-Weltkulturerbe «Pfahlbauten rund um die Alpen». Herausragend sind auch die spätrömischen und frühmittelalterlichen Grabfunde von Stein am Rhein und die frühmittelalterlichen Funde aus Schleitheim.

Ein Grossteil der Objekte ist Eigentum der Schaffhauser Kantonsarchäologie und befindet sich in deren Obhut. Dem Museum zu Allerheiligen stehen sie für Ausstellungen und anderen Häusern als Leihgaben zur Verfügung. Zu Studienzwecken sind sie Studierenden und Forschenden zugänglich. Die Sammlung wächst durch Neufunde der Kantonsarchäologie stetig.