Šiuo metu muziejuje veikianti priešistorės ekspozicija buvo atidaryta 2004 m. gruodžio 17 d., švenčiant muziejaus 80-metį. Ekspozicijos projektą sukūrė Klaipėdos Dizaino centras, projektą įgyvendino muziejaus kolektyvas: archeologai dr. Jonas Genys, Ramunė Bračiulienė, Ieva Masiulienė bei dailininkės-restauratorės Jolanta Mažeikaitė ir Liolė Rutkaitienė. Kuriant naują koncepciją, buvo atsižvelgiama į šiuos tikslus ir uždavinius: supažindinti lankytoją su materialinės kultūros raida nuo pirmųjų žmonių pasirodymo mūsų krašte (turima omenyje teritorija nuo Palangos iki Nemuno žemupio imtinai) iki Klaipėdos miesto įkūrimo 1252 m., kuomet mūsų krašte įsigalėjo vokiečių Ordinai, populiariai pateikti lankytojui svarbiausius materialinės kultūros aspektus, remiantis archeologijos mokslo duomenimis, modernizuoti archeologijos ekspoziciją, papildant naujesne archeologinių tyrimų medžiaga, suteikiant ekspozicijai tobulesnį estetinį vaizdą. Tačiau labiausiai mus, muziejininkus, džiugina įgyvendinta novatoriška idėja – pateikti tam tikro laikotarpio įvykius bendraeuropiniame ar bendraregioniniame kontekste, t.y. tam tikrų visuomenės formavimosi procesų žemėlapių fone išdėstyti archeologinius radinius kaip įrodymus, kad tikrai tie procesai vyko ir mūsų krašte. 

Ekspozicijos sandara tradicinė – laikantis chronologijos principo sudaryti keturi skyriai: akmens amžiaus, žalvario ir senojo geležies amžiaus, viduriniojo ir vėlyvojo geležies amžiaus. Akmens amžiaus stende pristatomas seniausias eksponatas – titnaginis durklas, skirtinas mezolito laikotarpiui, Nemuno kultūros dirbinių tipui. Ankstyvąjį neolitą ir Narvos kultūros dirbinius atstovauja raginiai bei kauliniai darbo įrankiai (kapliai, kirviai, kaltai, adata), gintaro dirbinių ruošiniai bei kabučiai. Vakarų Lietuvos Narvos kultūros keramikai būdingi pailgi dubenėliai-šviestuvai. Vienas toks dubenėlis iš Nidos akmens amžiaus gyvenvietės pateikiamas ekspozicijoje. III tūkst. pab. – II tūkst. pr. Kr. pajūrio baltų žemėse susiformuoja Pamarių kultūra su pagrindiniais indoeuropietiškos kultūros bruožais: virveline keramika, akmeniniais laiviniais kirviais. Neatsitiktinai šioje ekspozicijos dalyje pateikiamas Pamarių kultūros paplitimo žemėlapis, kurio fone eksponuojami būdingiausi šios kultūros egzistavimo pavyzdžiai: virvelinės keramikos puodai, akmeninis laivinis kirvis. Pereinamasis laikotarpis iš neolito į žalvario amžių buvo netrumpas, dar ilgai žmonės naudojo akmeninius dirbinius. Žalvario amžiaus ekspozicijos dalyje eksponuojami keletas akmeninių dirbinių iš šio laikotarpio: buožė, gyvatgalvis kaplys, du rombiniai kirveliai. Išmokus apdirbti spalvotuosius metalus, dauguma sulūžusių žalvarinių įrankių ir papuošalų buvo perliejami, todėl iš to laikotarpio likę tik pavieniai atsitiktiniai radiniai. Būdingiausi iš jų – įmoviniai kirviai. Eksponuojami du žalvariniai kirviai, vienas iš jų – įtveriamas klaipėdietiško tipo (1300–1000 m. pr. Kr.), kitas įmovinis su ąsele (700–550 m. pr. Kr.). Senojo geležies amžiaus stendo fone– vadinamojo „gintaro kelio“ žemėlapis. Tai pagrindinis kelias, jungęs Romos imperiją su Baltijos pajūriu. Žemėlapį papildo prekybinius ryšius su Romos imperijos provincijomis įrodantys eksponatai: sparninės, akinės, rozetinės su tutuliu segės, emale puošti dirbiniai, stiklo-emalės karolių vėriniai, Romos monetos. Žinoma, kad į Romos imperiją šiuo keliu buvo gabenamas gintaras. Žinomas svarbiausias gintaro apdirbimo centras buvo Akvilėja, kur iš Baltiško gintaro buvo daromi papuošalai, įvairūs kabučiai. Eksponuojami gintaro kabučiai vabalo, grybo formos rasti Baitų kapinyne, kurie ir įrodo baltų ir Romos imperijos provincijų prekybinius ryšius. Kita senojo geležies amžiaus ekspozicijos dalis skirta atskirų baltų genčių junginių formavimosi pirmaisiais amžiais po Kristaus gimimo procesui. Stendo fone pateikiamas šio proceso žemėlapis. Didesnis dėmesys yra skiriamas Vakarų Lietuvos kapinynų su akmenų vainikais sričiai. Sritiniai skirtumai geriausiai atsispindi laidosenoje ir nešiosenoje.  Mirusieji laidoti nedeginti plokštiniuose kapuose, aplink kapą buvo sudedamas apskritimo arba ovalo formos akmenų vainikas. Ekspozicijoje rodomi I – IV a. Vakarų Lietuvos kapinynuose rasti radiniai – ietigaliai, įmoviniai kirviai, dalgiai, sagtys, papuošalai: apyrankės, segės, antkaklės. Iš jų pažymėtinas Bandužių kapinyno moters kapo Nr.74 masyvus žalvarinis krūtinės papuošalas, sveriantis 1120 g. Šis papuošalas unikalus, analogiško Baltijos jūros baseino šalyse nerasta. Toliau eksponuojama pagal Baitų kapinyno moters kapo Nr.18 (IV a. pab. – V a. pr.) rekonstrukcija ir įkapės. Kad lankytojui būtų geriau suvokti, kaip atrodo archeologo atidengtas kapas, atskirai yra demonstruojama Pėžaičių kapinyno griautinio vyro kapo Nr. 3 rekonstrukcija. Tai smėlyje suformuota ovali duobė su išdėstytomis joje įkapėmis. Į kapą mirusiajam dėta iš vieno šono ietis (išlikęs tik ietigalis), įmovinis kirvis, dalgis galąstuvas. Kaklo srityje gintaro ir mėlyno stiklo karoliukų vėrinys. Taip pat į kapą dėta pincetas, peilis, ant kojų guldytas skydas, išlikęs tik skydo  geležinis umbas. Mirusysis buvo papuoštas kukliais geležiniais papuošalais: smeigtuku, lankine sege, mūvėjo žalvarinį žiedą, juosmuo buvo apjuostas diržu, išliko tik geležinė sagtis. Kapas datuojamas III amžiumi. Vidurinis geležies amžius (V–IX a.) ypač buvo svarbus etninei istorijai, nes šio laikotarpio pradžioje susidarė genčių sąjungos. Šio proceso žemėlapis pateikiamas ekspozicijoje, o archeologiniais radiniais išskiriama kuršių gentis, kurios arealas buvo susidaręs nuo dabartinės Klaipėdos apylinkių iki Ventos upės žiočių šiaurėje. Eksponuojami būdingiausi kuršių papuošalai: storagalė apyrankė, apskrita kiauraraštė segė, lankinė žieduotoji segė, smeigtukas apskrita galvute. Toliau viduriniojo geležies amžiaus stende eksponatai išdėstomi taip, kaip jie randami VI–VIII a. kapuose (Užpelkių, Slengių, Bandužių kapinynų medžiaga). Vyrams į kapą buvo dedamos dažniausiai dvi ietys, trumpas vienašmenis kalavijas, peilis, dalgis, įmoviniai kirviai, miniatiūriniai puodeliai (į kapą dedami tiek vyrams, tiek moterims), lankinės segės. Moterų papuošalai – medaljono formos kabučiai prie juosmens, apyrankės, kaklo papuošalai, ovalios sagtys, smeigtukai. Dažna įkapė moterims verpstukas, vyrams galąstuvas. Taip pat šioje ekspozicijos dalyje eksponuojama gausi gintaro medžiaga iš Užpelkių kapinyno. Kita viduriniojo geležies amžiaus ekspozicijos dalis skirta didžiojo tautų kraustymosi, kuris vilnijo per Europą I tūkstantmečio viduryje atgarsiams Lietuvoje, ką liudija unikalūs Vidgirių kapinyno radiniai.
         Vėlyvojo geležies amžiaus ekspozicija sudaryta iš trijų dalių: pradžioje pristatomas turtingas moters kapas Nr. 357 iš Palangos, toliau eksponuojami papuošalai, buities daiktai būdingi to laikotarpio vyrams ir moterims, trečia dalis skirta kuršių prekybiniams ryšiams su vikingiškąja Skandinavija, Vakarų baltų pajūriu. Neatsitiktinai šioje ekspozicijos dalyje kaip fonas eksponuojamas Baltijos jūros regiono žemėlapis bei importiniai arba jų pavyzdžiu gaminti vietiniai dirbiniai: audimo staklių pasvaras su kryžiniais spaudais, stiklo karoliai, kalavijų makštų galo apkalai, ažūrinė segė, skliautakojis ietigalis, ažūrinė skiltuvo dalis, diržo skirstikliai ir kt. Be to, atskirai dar pateikiama Žardės archeologijos paminklų komplekso aerofotonuotrauka, bei Žardės senovinės gyvenvietės kultūrinio sluoksnio preparavimo fotonuotraukos, taip pat eksponuojami originalūs medienos pavyzdžiai (tašyti rąstai, kuolai), aptikti Žardės senovinėje gyvenvietėje. 

VIII–X a. kuršių gyventoje teritorijoje plito mirusiųjų deginimo paprotys. Kaip atrodo degintinis kapas taip pat galima pamatyti krašto priešistorę pristatančioje ekspozicijoje. Tai Bandužių kapinyno degintinio moters kapo Nr. 43 A rekonstrukcija. Šiame kape buvo aptikta apvara iš stiklo ir žalvarinių karoliukų, jos viduryje rastos 5 žalvarinės juostinės apyrankės. Taip pat kape buvo žalvariniai audimo įrankiai, adata, pasaginė segė daugiakampiais galais, žalvarinis paplatinta priekine dalimi žiedas. Ekspozicijos salėje esančioje nišoje eksponuojama keletas ornamentuotų puodų šukių, rekonstruotas puodas iš Žardės senovės gyvenvietės. Mažesnis puodelis rastas Palangos Birutės kalno gyvenvietės tyrinėjimų metu. Keramika datuojama IX–XII a. Priešistorės ekspoziciją užbaigia Birutės kalno alko maketas. Birutės kalne pilis ir alkas yra buvę dar X–XIII amžiais. Statinio paskirtis – astronominiai stebėjimai. Maketo autorius – architektas Saulius Manomaitis.