L’attuale percorso museale, organizzato in tre sezioni, è stato progettato per offrire ai visitatori un'esperienza immersiva nella Preistoria.
Attraverso l'esposizione di raccolte naturalistiche e paleontologiche, reperti archeologici e ricostruzioni scenografiche a grandezza naturale, è possibile conoscere il volto dei primi uomini, i loro modi di vita e ammirare l’aspetto di alcuni animali scomparsi dell’ultimo periodo glaciale.
Il percorso museale è integrato da un nuovo apparato didascalico, composto da oltre 30 cornici elettroniche, che arricchiscono e integrano con filmati, fotografie e approfondimenti le diverse sezioni espositive.
Un’area attrezzata esterna, il PreistoPark, completa il quadro ambientale dell'Appennino durante l'Ultima Glaciale con le ricostruzioni di alcuni esemplari di grande fauna estinta fra i quali spicca il Mammut.
Le sezioni si incentrano su tre principali tematiche:
Ambienti scomparsi: geologia, paleontologia e carsismo dei Gessi Bolognesi
Primi uomini: ominazione, il lungo ciclo del Paleolitico,la prima Età dei Metalli
Civiltà del Ferro: Giovanni Gozzadini e la scoperta della civiltà Villanoviana
Di recente, il Museo si è arricchito di un nuovo percorso dedicato a San Lazzaro romana che fa il punto sulla romanizzazione del territorio bolognese orientale, individuando le possibili origini degli insediamenti che precedettero la costruzione del Lebbrosario e della Chiesa, primi nuclei del futuro centro abitato, attraverso le testimonianze del pozzo di via Caselle, gli insediamenti rustici sparsi nel territorio, la stazione di posta di Isex flumen lungo la via Emilia.