Os primeiros povos, os paleoíndios, chegaram ao Paraná há mais de quinze mil anos, migrando da costa do Pacífico e adentrando pelo centro-oeste sul-americano, encontrando aqui um clima diferente do atual, mais frio e seco, com a vegetação predominante de campos e cerrados.

Vivendo em pequenos grupos, conviveram com animais da megafauna, como a preguiça gigante, o mastodonte e o tigre dente-de-sabre. Elaboraram grandes pontas de projéteis, caçando aves, pequenos mamíferos e roedores, além de praticarem a pesca. As pontas de projétil rabo de peixe são bastante características dos Paleoíndios.

Há dez mil anos, com o clima tornando-se cada vez mais quente e úmido, outros grupos caçadores e coletores migraram para o Paraná, ocupando o vale de grandes rios, como o Iguaçu, o Ivaí, o Tibagi e o Paraná, o topo de morros e montanhas, abrigos rochosos, e a planície litorânea. São povos relacionados ao período arcaico, denominados Umbu, Humaitá e Sambaquieiros no sul do Brasil. A paisagem sofreu grandes transformações, com matas mais densas e uma maior disponibilidade de recursos naturais, como peixes, moluscos, aves, mamíferos e árvores frutíferas.

Os sambaquis são aterros construídos por diferentes populações pré-coloniais, principalmente em conchas de moluscos e gastrópodos, e em menor escala de restos de vegetação e ossos de animais. Alguns sambaquis são menores, compostos por restos alimentares, e os maiores, com altura de até 25 metros, planejados como grandes centros cerimoniais, com muitos sepultamentos associados. Deve ser destacado que parte dos sambaquis é formada por diversas camadas arqueológicas, originadas por ocupações de culturas muitas vezes distintas ao longo do tempo.

Os zoólitos, artefatos polidos em rochas, esculpidos com formas de animais e bacias ventrais, são característicos dos sambaquieiros, especialmente entre 5.000 e 3.000 anos atrás.

Ao lado está uma fotografia com sepultamento fletido, semelhante à posição fetal, evidenciado a 3,20m de profundidade na base do sambaqui do Poruquara, litoral norte paranaense. A conservação de ossos humanos, mesmo que possam ter mais de dois mil anos, acontece em situações especiais, como solos orgânicos ou ricos em cálcio, devido às muitas conchas de moluscos e gastrópodos.

No planalto, como no vale do Ribeira, existem os chamados sambaquis fluviais, onde ocorrem sítios arqueológicos com muitas valvas de gastrópodos terrestres, em áreas próximas a grandes rios, e que foram construídos por povos caçadores e coletores.

Os agricultores Proto-Jê ou Itararé-Taquara moravam em aldeias, com 200 a 300 pessoas, divididas em 4 a 6 casas comunitárias. Em áreas próximas plantavam roças de milho, amendoim, feijões e abóboras. No período em que aguardavam o crescimento das plantações dividiam-se em pequenos grupos, para a coleta de mel, pinhão e diversos frutos. Assim, foram fundamentais na expansão de áreas com pinheiro araucária, pitanga, jabuticaba, araçá, jerivá e palmito, realizando o manejo dessas espécies.

Os Itararé-Taquara usavam diferentes armas de caça, como flechas, algumas com ponta-virote, que serviam para caçar animais e derrubar pinhas, além de pilões, picões, e lâminas de machado polidas, algumas relacionadas especialmente a estes grupos culturais, como as petalóides e semi-lunares.

Enterravam os mortos de várias maneiras, sendo característica a cremação e o sepultamento em estruturas circulares, com elevações que podiam ter blocos de rochas e monolitos além de arte rupestre associada. Alguns sepultamentos eram fletidos, semi-fletidos ou em em decúbito dorsal, e ficavam junto a abrigos rochosos, em áreas consideradas sagradas, onde eram feitas pinturas e/ ou gravuras rupestres, geométricas ou figurativas, muitas vezes com cenas complexas.

Parte das pinturas aparece associada a figuras humanas, a de animais, e de plantas já domesticadas pelos indígenas fazem mais de quatro mil anos, como o milho.

Nesta exposição ainda são mostrados materiais relativos a ocupação espanhola no Paraná, afinal o Tratado de Tordesilhas, celebrado entre Portugal e Espanha em 1494, colocava o atual território paranaense, a oeste de Paranaguá, como sendo espanhol.

Nesta área, denominada Província del Guairá, povoada por grupos indígenas das famílias linguísticas Tupi-Guarani e Jê, a Coroa espanhola fundou, a partir de 1554, cidades, inicialmente Ontiveros, depois entre 1556 e 1557, Ciudad Real del Guairá, cujas ruínas atualmente estão localizadas no município paranaense de Terra Roxa.

A terceira cidade espanhola fundada foi Villa Rica del Espiritu Santo, em 1570, nas proximidades do rio Cantu.

Em 1589, depois de epidemias de varíola e gripe no local da primeira fundação, Villa Rica foi transferida para as proximidades da foz do rio Corumbataí no Ivaí. Lá, no atual município paranaense de Fênix, existe o Parque Estadual de Vila Rica do Espírito Santo, com um museu arqueológico aberto a visitantes.

Objetos arqueológicos representativos desta época estão expostos na mostra do Museu Paranaense, tais como cerâmica, rodas de moinho, artefatos em ferro, além de maquetes da segunda fundação da cidade colonial espanhola de Villa Rica del Espiritu Santo (1589-1632) e da missão jesuítica de San Ignacio Mini (1610-1631).

O território hoje compreendido pelo Estado do Paraná era cortado por um caminho indígena, rico em ramais, denominado Peabiru, que saía da atual costa sul-brasileira e chegava até o oceano Pacífico .

Muitos dos ramais do Peabiru acabaram originando uma série de estradas dos colonos na conquista e ocupação do território, exemplos são os Caminhos do Arraial, do Itupava e o dos Ambrósios. Junto a estes caminhos foram desenvolvidas diferentes pesquisas arqueológicas visando a identificação das áreas onde tropeiros e viajantes armazenavam e transportavam produtos e matéria-prima para ser comercializados.