Arqueología clásica. Las colecciones del Museo corresponden a la cultura romana, República e Imperio. Desde el siglo II a. C. la omnipotente presencia de Roma queda evidente por la red viaria, la fundación de Colonias, el urbanismo de las ciudades, la implantación de leyes, la escritura y los numerosos artefactos legados (monedas, cerámicas, vidrio, bronces, objetos de hueso, mármoles, etc.).
República. Entre los numerosos asentamientos sobresalen los de Contrebia Belaisca (Botorrita), Fuentes de Ebro y El Burgo de Ebro. Entre los hallazgos más significativos de Contrebia hay cuatro bronces escritos, uno en latín y tres en celtibérico, uno de ellos con el texto más largo redactado en la antigua lengua céltica.
Alto Imperio (30 a. C. – 284 d. C). La intensa presencia de Roma en el territorio ha dejado testimonios extraordinarios. Del Municipium Turiaso (Tarazona) procede la cabeza de carneola de Augusto y un arcón (arca ferrata). Una variada cultura material de todo tipo procede de numerosos yacimientos aragoneses, Bilbilis, Bursao y Los Bañales. Entre los testimonios escritos destacar la Ley grabada sobre el conocido como bronce de Agón, de época de Adriano.
Colonia Celsa (Velilla de Ebro). Fundada por Marco Aemilio Lépido en el año 44 a.C. y abandonada en los años 69-70. En el museo monográfico se expone una selección de materiales obtenidos en las excavaciones realizadas. La exposición se articula en una serie de paneles introductorios y dos grandes bloques que narran la historia de la colonia y la vida cotidiana.
Colonia Caesar Augusta (Zaragoza). Fundada por Augusto en el año 14 a. C., fue la capital del convento jurídico caesaraugustano, que abarcaba gran parte del valle Ebro. Las intensas excavaciones arqueológicas han proporcionado un patrimonio material ingente y variado. Se conservan restos arquitectónicos del foro, teatro, baños, cloacas, casas (triclinio de la calle Añón), mosaicos teselados, como el de Orfeo, restos escultóricos e inscripciones funerarias y conmemorativas, además un variado y elevado número de artefactos.
Bajo Imperio (284 – 472). Destacan los aristocráticos asentamientos rurales con sus edificios decorados con mosaicos teselados, como el de La Malena (Azuara) y la extraordinaria colección musivaria de Villa Fortunatus (Fraga).