موزه هگمتانه در بخشی از محوطه باستانی هگمتانه واقع شده‌ است. اشیای این بخش در داخل راهرو غربی و تالار هگمتانه و بخشی از سرسرا به نمایش درآمده‌اند و شامل ستون، ته‌ستون، شالی، ساقه و سرستون‌های سنگی و انواع خشت چهاگوش، کاسه و کوزه، انواع خمره‌های کوچک و بزرگ، انواع ظروف شیشه‌ای و مجسمه گلی، آبخوری، لیوان، تابوت سفالی و انواع سنگ‌های تزئینی و مهره که از کشفیات هگمتانه، روستای شورین، دروازه شیر‌سنگی و دبیرستان ابن‌سینا به دست آمده‌اند، هستند. اشیا این بخش به دوره‌های هخامنشی، اشکانی و ساسانی و همچنین نیمه دوم هزاره اول قبل از میلاد تا نیمه اول بعد از میلاد مسیح بازمی‌شوند.