Η έκθεση των αρχαιοτήτων είναι θεματική και χρονολογική, καθώς αποσκοπεί να δείξει τις πτυχές της ανθρώπινης ζωής και δραστηριότητας από τα προϊστορικά χρόνια μέχρι τον 6ο αι. μ.Χ. Η αίθουσα 1 είναι αφιερωμένη στις μεταλλευτικές και μεταλλουργικές δραστηριότητες στη Λαυρεωτική κατά την αρχαιότητα. Έμφαση δίδεται στις επιγραφές που αφορούν στα μεταλλευτικά εργαστήρια.

Στην αίθουσα 2 εκτίθενται αγγεία, εργαλεία και λίθινα κοσμήματα από το σπήλαιο του Κίτσου, που κατοικήθηκε στη Νεολιθική εποχή (6η – 5η χιλ. π.Χ.), αγγεία και άλλα κτερίσματα από τα νεκροταφεία του Θορικού και της ευρύτερης περιοχής του Σουνίου (8ος – 4ος αι. π.Χ.), καθώς και ευρήματα από ιερά και οικιστικά σύνολα σε διάφορες θέσεις της Λαυρεωτικής. Σημαντική θέση στο Μουσείο κατέχουν οι ανάγλυφες πλάκες από τη ζωφόρο του ναού του Ποσειδώνος στο Σούνιο, καθώς και επιτύμβια και αναθηματικά αγάλματα και ανάγλυφα από τους αρχαίους δήμους της Λαυρεωτικής. Εντυπωσιακό είναι το ψηφιδωτό δάπεδο από την παλαιοχριστιανική (4ος – 5ος αι.) βασιλική του Λαυρίου.