La Sala 1 è dedicata alla Preistoria. Vi trovano spazio i resti fossili della fauna villafranchiana (circa 700.000 anni fa), composta da porzioni scheletriche di Elephas meridionalis e Hippopotamus antiquus, che testimoniano come anche il Casentino (al pari delle valli vicine) per lungo tempo sia stato caratterizzato da un ambiente lacustre di clima caldo-umido.
La serie di calchi dei crani umani introduce al tema dell'evoluzione fisica, mentre attraverso i reperti litici esposti nelle vetrine successive viene presentata quella culturale: dal Paleolitico inferiore al medio, dal Paleolitico superiore alle età dei metalli.

Nella Sala 5 sono esposte le testimonianze dell'età romana, attraverso un allestimento che privilegia il criterio funzionale a quello topografico. La vetrine accolgono infatti sia i reperti legati alla produzione degli alimenti che i materiali destinati al loro consumo. La ricostruzione di parte dell'impianto termale di Domo e l'esposizione dei materiali da costruzione puntano l'attenzione sulla fattoria romana e sui servizi a essa connessi. Sempre in questa sala sono esposti i reperti provenienti da siti riferibili alla fine dell'età romana, con testimonianze della dominazione gota. Sempre nella Sala 5 sono ospitate le vetrine dedicate al mondo funerario antico e vi trovano spazio le varie tipologie di sepoltura rinvenute in Casentino: dalle sepolture alla cappuccina a quelle a inumazione e incinerazione.

Questa sala, che conclude ed estende il percorso museale, è pensata come un itinerario tematico e cronologico che pone al centro il sacro, un filo conduttore che dai reperti altomedievali già ciclicamente esposti ci conduce oltre i limiti cronologici del Medioevo, fino a testimonianze di fede di Età Moderna, che vanno dalle medagliette devozionali rinvenute nelle sepolture alla statua della Pietà di ambito camaldolese.
Si superano anche i limiti geografici del Casentino, con i pellegrinaggi e le direttrici interregionali e internazionali seguite dai devoti, fra cui i percorsi francescani e la Via Romea Germanica, “rotta culturale europea” di cui il museo è il locale punto informativo ufficiale. I contatti interregionali sono documentati anche all’inizio del percorso, attraverso le affinità stilistiche dei reperti con l’area romagnola, già evidenziate dalla mostra “Alto Medioevo Appenninico” del 2015, in collaborazione col Museo Civico Mambrini di Galeata (FC).
La sezione altomedievale è il nucleo centrale dell’esposizione, poiché ci racconta di un periodo meno noto e non visibile se non attraverso i reperti significativi qui esposti e contestualizzati. Si tratta di una facies del Casentino conosciuta, ma ancora da comprendere nella sua pienezza, che influisce sull’aspetto medievale della valle, ben individuabile grazie a castelli, pievi e monasteri incastonati nel paesaggio attuale.
I rimandi al territorio e alle sue evidenze sono elementi necessari per comprendere appieno il percorso espositivo, ma anche inviti a proseguire la visita fuori dal museo.

Il Museo Archeologico del Casentino si configura come riallestimento sensibilmente ampliamento delle collezioni già esposte presso il Museo di Partina, chiuso nel 2010 e trasferito nell'attuale sede i Palazzo Niccolini a Bibbiena. Il primo nucleo del Museo risale al 1996, anno di apertura della sede di Partina, nella quale trovarono spazio le collezioni rinvenute in circa trent'anni di ricerche condotte sul territorio da parte della Soprintendenza per i Beni Archeologici della Toscana con la fattiva collaborazione del Gruppo Archeologico Casentinese.

Il Museo fu poi oggetto di un parziale riallestimento nel 2001 e, dal 2004, ospitò anche i reperti provenienti dalla prima campagna di scavo al sito cultuale etrusco del Lago degli Idoli, effettuata nel 2003. Il Museo non subì ulteriori modifiche fino alla chiusura nella primavera del 2010, in vista del progetto di riallestimento e ampliamento presso la nuova sede, progetto promosso e finanziato dal Comune di Bibbiena ed eseguito in stretta collaborazione col Gruppo Archeologico Casentinese, sotto la direzione scientifica della Soprintendenza per i Beni Archeologici della Toscana.

L'attuale allestimento del Museo, completamente rinnovato rispetto alla vecchia sede di Partina e articolato in 6 sale, è essenzialmente basato su un criterio cronologico che mostra al visitatore come la valle casentinese si sia trasformata nel periodo compreso tra la Preistoria e la tarda età romana. All'interno del complessivo impianto cronologico trovano tuttavia spazio sezioni di carattere più tematico, come quella sui santuari etruschi o sulle sepolture, utili per meglio comprendere particolari spaccati della storia e della società antiche.

Il Museo Archeologico mette a disposizione dei visitatori, compreso nel prezzo del biglietto, un servizio di audioguide per poter visitare le raccolte in totale autonomia. Le audioguide sono in doppia lingua (italiana e inglese) e presentano, vetrina dopo vetrina, le varie sezioni museali. L'intera visita dura circa 30 minuti, durante la quale al visitatore sono presentati gli aspetti salienti dell'archeologia casentinese, con riferimenti diretti ai reperti che si stanno osservando: è inoltre possibile selezionare, attraverso il semplice monitor, la sezione o il reperto che più ci interessano ed eventualmente concentrarsi solo su di essi.

At the Museum a free audioguide service is available, both in Italian and English. The audio-visit lasts 30 minutes and presents the main features of Casentino archaeology, with the possibility to center the section or the find the visitors are more interested in.

Nei locali del Museo, i gentili visitatori sono tenuti a:

• Non fumare
• Non introdurre cibi e bevande nelle sale espositive.
• L'ingresso al museo è consentito anche ai cani purchè tenuti al guizaglio.
• Conservare il biglietto d’ingresso fino al termine della visita. Il personale è autorizzato a richiederne l’esibizione durante tutto il percorso museale

Da Arezzo:

• - in auto: percorrere la S.R. 71 Umbro-Casentinese in direzione Casentino-Bibbiena
• - in treno: linea ferroviaria del Casentino, stazione di Bibbiena Stazione.

Da Firenze:

• - in auto: percorrere la S.R. 67 del Passo del Muraglione fino a Pontassieve e imboccare la S.R. 70 del Passo della Consuma in direzione Bibbiena;
• - in bus: linea Bibbiena-Casentino della Compagnia SITA (Via Santa Caterina da Siena, nei pressi della Stazione Santa Maria Novella);
• - in treno: linea Firenze-Arezzo e linea ferroviaria del Casentino, stazione di Bibbiena Stazione.

Da Cesena:

• - in auto: percorrere la E45 in direzione sud fino all'uscita di Bagno di Romagna e imboccare la S.R.71 Umbro-Casentinese in direzione Bibbiena.