Музей открыли для посетителей в 1960 году, а раскопки были произведены в 1953 году археологической экспедицией, возглавляемой Михаилом Константиновичем Каргером, – советским археологом, историком, искусствоведом, профессором Ленинградского университета.Спасский храм был уничтожен во время ордынского нашествия 1239 года. До уничтожения он был усыпальницей знатных горожан. Археологами в ходе исследований был полностью раскрыт фундамент церкви, фрагменты пола, украшенного керамической глазурованной плиткой, остатки стен и даже фрагменты фресок на них, несколько надгробий, ныне экспонирующихся в музее.В экспозиции также представлены предметы, обнаруженные в ходе археологических раскопок на территории региона нескольких стоянок времен палеолита и позднего палеолита по рекам Трубеж, Супой и Днепр.Здесь же можно ознакомиться с найденными на территории Переяслава каменными и керамическими изделиями, металлическими орудиями и оружием, украшениями, которые были созданы мастерами разных эпох. Среди них есть произведения из поселений скифов, изделия мастеров античности, произведения княжеского периода истории города.