Prehistoria. Las evidencias más antiguas de actividad humana en Puebla datan alrededor del 7000 a.C. en el valle de Tehuacán. De esta época tenemos instrumentos de piedra como hachas, raspadores y cuchillos de piedra tallada, que los aborígenes elaboraron y utilizaron para cazar y recolectar hierbas y frutos silvestres con el fin de satisfacer sus necesidades de alimentación, vivienda y vestido. Además, podemos ver restos de cuerdas de ixtle, semillas de aguacate, ramas de amaranto y restos de mazorcas de teozintle, la primera variedad de maíz cultivada por el ser humano en el continente americano.

Época prehispánica. Las condiciones geográficas y climáticas del valle de Puebla-Tlaxcala han sido propicias para la vida desde tiempos muy antiguos. Durante el Horizonte Formativo (200 a.C. a 200) hubo un importante proceso de ocupación del territorio; las sociedades de esa época se sostenían por medio de la agricultura. La importancia dada a la naturaleza y el progreso material dieron por resultado el desarrollo de la región y el pensamiento mágico. Un ejemplo de estos son los entierros humanos, en los que el cuerpo del difunto se colocaba ataviado con joyas de piedra verde y protegido dentro de un “cerco mágico”. La alta cultura floreció durante el Horizonte Clásico (200 a 900) en el Valle de Puebla. La ciudad más importante de la época fue Cholula, lugar sagrado donde confluyó una amplia diversidad de culturas. Un elemento importante de esta etapa es la cerámica de tipo Anaranjado delgado, producida en el área de Ixcaquixtla, al sur de Puebla, y que estaba entre las mercancías más finas y preciadas que circulaban en Mesoamérica. El museo cuenta con una excelente muestra de cerámica policroma tipo códice, producida por los alfareros cholultecas durante el horizonte Posclásico (900 a 1521). El imperio mexica dominó gran parte de Mesoamérica durante esta época, y las evidencias de estos se encuentran diseminadas por todo el estado de Puebla. El museo posee una escultura modelada en barro que representan a Xipe Tótec, dios de la primavera, recuperada de las exploraciones de Tepexi el Viejo, que nos muestra la influencia de los mexicas en la región mixteca durante las postrimerías de la época prehispánica.