Prowadzone przez Muzeum w Gliwicach badania archeologiczne przyczyniły się do zgromadzenia większości materiałów pradziejowych pochodzących z terenu Gliwic i powiatu gliwickiego.

Położenie powiatu gliwickiego na terenie południowej części Wyżyny Śląskiej spowodowało występowanie osadnictwa pradziejowego na przestrzeni wielu epok. Jednak stosunkowo ubogie gleby (głównie bielicowe oraz piaski) spowodowały, że na tym obszarze wystąpiło osadnictwo tylko w pewnych przedziałach pradziejów, natomiast pozostałe okresy reprezentują tzw. znaleziska luźne, świadczące o penetrowaniu rejonu przez całe pradzieje. Z analizy rozkładu stanowisk archeologicznych wynika, że osadnictwo pradziejowe koncentrowało się wzdłuż cieków wodnych Kłodnicy wraz z dopływami: Dramą, Bierawką i Małą Panwią.

W zbiorach archeologicznych gliwickiego Muzeum dominują zabytki pochodzące z systematycznych badań wykopaliskowych prowadzonych na terenie powiatu gliwickiego. Jednak w ostatnich latach kolekcję wzbogaciły liczne muzealia pozyskane dzięki pracom o charakterze ratowniczym, prowadzonym w Gliwicach. Zgromadzony zbiór obejmuje eksponaty od schyłkowego paleolitu po okres nowożytny.
Wśród najciekawszych zabytków wymienić można zespoły narzędzi krzemiennych pochodzących z okresu schyłkowego paleolitu i mezolitu, których trzon pozyskano jeszcze w okresie przedwojennym. Na szczególną uwagę zasługują także eksponaty odkryte podczas prac wykopaliskowych prowadzonych na cmentarzysku kultury łużyckiej w Świbiu. Stanowi je bogata kolekcja zabytków ceramicznych, metalowych (brązowe i żelazne ozdoby, narzędzia i broń) oraz liczne importy w postaci paciorków szklanych i bursztynowych, ceramiki malowanej oraz pojedynczych zabytków jak zapinka panońska czy siekierki wschodnioalpejskie.

Również prace wykopaliskowe wykonywane na terenie Gliwic przyniosły cenne odkrycia w postaci zbioru ceramiki XVI-wiecznej oraz zabytków pochodzących z cmentarza przy kościelnego pw. Wszystkich Świętych. Wśród odkrytych przedmiotów na szczególną uwagę zasługują dewocjonalia datowane od XV do XVIII w. w postaci medalików, krzyżyków, paciorków różańca oraz miedzianego relikwiarza.

Obecnie działania archeologów koncentrują się głównie na pracach związanych z rozpoznaniem elementów infrastruktury średniowiecznych i nowożytnych Gliwic. Badania te rozpoczęto już w okresie powojennym, jednak w większości były to prace o charakterze interwencyjnym. W latach 50. XX w. w związku z programem badań milenijnych podjęto studia nad rozpoznaniem obwarowań średniowiecznego miasta. Prace te kontynuowano w latach 60. i 80., kiedy to odkryto pozostałości Bramy Raciborskiej. W ostatnich latach przeprowadzono badania archeologiczno-architektoniczne przy kościele parafialnym pw. Wszystkich Świętych. Badania ratownicze prowadzono również w na odcinku murów miejskich przy ul. Wodnej oraz na Przedmieściu Bytomskim.