Στο Μουσείο εκτίθενται, με τρόπο που ανταποκρίνεται στις ανάγκες του σύγχρονου επισκέπτη, ευρήματα που αφηγούνται την Ιστορία της Ικαρίας και των κατοίκων της από την Νεολιθική εποχή (6800-3800 π.Χ.) μέχρι τους ρωμαϊκούς χρόνους. Η έκθεση συμπληρώνεται με πλούσιο πληροφοριακό υλικό και ταινίες, που έγιναν ειδικά για την έκθεση. Ανάμεσα στα εκθέματα ξεχωρίζει το επιτύμβιο, ή αναθηματικό, ανάγλυφο του γλύπτη Πλάτθι από την Πάρο με παράσταση μιας επιβλητικής γυναίκας που κάθεται σε θρόνο κρατώντας ένα μωρό στην αγκαλιά της. Ένα όρθιο νεαρό αγόρι ακουμπά στα γόνατα της, ένα μικρότερο αγόρι πλησιάζει περπατώντας στα τέσσερα και δύο όρθιοι άνδρες παρακολουθούν τη σκηνή χειρονομώντας. Βρέθηκε στο Καταφύγι και χρονολογείται γύρω στο 475-450 π.Χ. Στην Έκθεση παρουσιάζονται επίσης ευρήματα από την ανασκαφή στο αρχαϊκό ιερό της Ταυροπόλου Αρτέμιδος στον Να, από την αρχαία ακρόπολη του Δρακάνου και το ιερό της Αρτέμιδος ως Ειλειθυίας που αποκαλύφθηκε εκεί στη διάρκεια έργου του Γ΄ ΚΠΣ, αλλά και ενδιαφέροντα ταφικά σύνολα από διάφορες περιοχές του νησιού.