У 1957 році над розкопаними залишками Спаського храму XI ст., що слугував усипальницею видатним особам Переяслава-Руського, споруджено спеціальний павільйон. У вітчизняній музейній практиці це один з перших прикладів збереження та експонування архітектурно-археологічної пам’ятки на місці розкопок. Експонуються фундаменти, залишки стін з фресковим розписом та керамічної підлоги, поховання у цегляних саркофагах під шиферними плитами. З 1960 року у павільйоні розміщено археологічний музей, що висвітлює історію Переяславщини в археологічних матеріалах від найдавніших часів до середини XIII ст.
Представлені окремі знахідки та матеріали з археологічних пам’яток Лівобережжя та Правобережжя Середнього Дніпра: матеріали пізньопалеолітичної Добраничівської стоянки на Супої; мезолітичних та неолітичних стоянок у долині Дніпра та Трубежу; колекції кам’яних шліфованих виробів, керамічного посуду, зброї, знарядь та прикрас з міді та бронзи II тис. до н .е.; знахідки з курганів, городищ та поселень лісостепової Скіфії; старожитності скіфського часу роботи античних майстрів - амфори, бронзовий лутерій, античний шолом з позолоченої бронзи; кераміка, знаряддя та прикраси пізньозарубинецької культури; матеріали двох розкопаних могильників пізньоримського часу, в тому числі одного з найбагатших у черняхівській культурі поховань - глиняний та скляний посуд, прикраси, фібули, рідкісний набір скляних гральних фішок.
Значна частина експозиції присвячена слов’янам переддержавного періоду та великокнязівській добі. Експонуються знахідки з поселень київської культури антів та полян; матеріали з розкопок давньоруського Переяслава - кераміка, знаряддя праці, прикраси, вироби переяславських майстрів, рідкісні речі культового призначення та з інтер’єрів храмів.