Коллекция включает материалы, принадлежащие к раннему Средневековью, древнерусскому времени, позднему Средневековью и новому времени. Ядро коллекции было сформировано в 1957–1967 гг. в результате деятельности организационной группы музея. Первыми предметами, поступившими в коллекцию, стали артефакты из раскопок курганного могильника Заславля. В состав коллекции вошло значительное количество археологических материалов, которые были собраны в межвоенный период. Интенсивное пополнение коллекции происходило в 1970–1980-х гг., когда в собрание музея поступили большие археологические коллекции из раскопок средневековых городов и погребальных памятников (курганных могильников). Эти раскопки проводились сотрудниками Института истории АН БССР. В 1990-е – начале 2000-х гг. пополнение коллекции осуществлялось, в первую очередь, за счет материалов раскопок археологических экспедиций Института истории НАН Беларуси, некоторые из которых частично финансировались музеем. С начала 2000-х гг. действует собственная археологическая экспедиция музея.

Структура коллекции «Археология Средневековья» включает материалы из раннесредневековых памятников (пражская культура, культура длинных курганов), памятников Х–ХIII вв. (погребальные памятники кривичей, дреговичей, радимичей и ятвягов; города и замки Полоцкой земли, Понеманья, Турово-Пинской земли; сельские поселения и случайные находки) памятников позднего Средневековья и Нового времени (погребальные памятники, города и замки, местечки и сельские поселения, случайные находки).

Коллекция «Археология Средневековья» вместе с коллекцией «Археология первобытности» играют ведущую роль в экспозиционной и культурно-просветительской деятельности музея. Предметы из коллекции отражают более чем тысячелетний отрезок истории страны и большую часть ее письменной истории. Предметы из коллекции составляют 1/3 от общего количества экспонатов, представленных в экспозиции «Древняя Беларусь».