Bereits Museumsgründer Hans Philippsen brachte wertvolle steinzeitliche Artefakte in die Sammlung ein, darunter Objekte, die er bei Baggerarbeiten im Flensburger Hafengebiet sicherte. 

Seitdem ist die archäologische Kollektion um viele weitere regionale Fundstücke gewachsen. Seit Jahrzehnten erweitert das Naturwissenschaftliche Museum seine archäologische Sammlung jedoch nicht mehr aktiv.