Der bedeutendste Schatz des archäologischen Museums ist der Goldfund aus Panagjurishte. Er besteht aus neun Gefäßen und wiegt insgesamt 6 kg. Andere wertvolle Exponate stammen aus der Antike, aus der thrakischen und der römischen Zeit. Sehenswert sind v.a. die Grabstätten aus der Bronzezeit aus der Region um Plovdiv, der Bronzehelm aus Brestovica aus der thrakischen Zeit sowie die byzantinischen Goldmünzen aus dem 12. Jh.