À l'image d'un voyage dans le temps, le musée emmène les visiteurs à la rencontre des hommes et des femmes vivant sur notre territoire depuis la Préhistoire jusqu'au Moyen Âge. Avec pour trame l'évolution du Douaisis sur près de 200 000 ans, l'exposition permanente explore, au fil d'un parcours divisé en six étapes chronologiques, la vie quotidienne de nos ancêtres, l'habitat, les activités et l'évolution du paysage.
Véritable épine dorsale du musée, la frise chronologique invite à la découverte des grandes périodes préhistoriques et historiques. La présentation de 1 500 objets et maquettes, la présence de bornes individuelles et d'éléments tactiles offrent un parcours adapté à tous les publics. Les "coins des chercheurs" disposés tout au long du parcours permettent d'aborder les métiers de l'archéologie et les sciences qui y sont appliquées.