Entrando a sinistra in una grande sala sono esposte le testimonianze archeologiche della Marmilla prenuragica e nuragica. Di particolare interesse scientifico sono i reperti provenienti dal ripostiglio di un metallurgo nuragico da Baccu Simeone di Villanovaforru, fra i quali diversi frammenti di un lingotto di rame “a pelle di bue” (oxhide ingot) che le analisi chimiche accertano provenire dalle miniere dei monti Troodos a Cipro. Di seguito, in differenti spazi espositivi, sono visibili i materiali provenienti dagli scavi di diverse tombe megalitiche del territorio: Dom’e s’ Orcu di Siddi, Cuadd’e Nixias di Lunamatrona e Sa Sedda ‘e sa Caudeba di Collinas. Essi testimoniano in particolare i rituali funerari collettivi che avevano luogo negli spazi antistanti l’ingresso dei monumenti sepolcrali di età nuragica  e intorno al XV sec. a. C.. Nelle vetrine della parete di fondo sono esposti i reperti provenienti dalle indagini archeologiche nella domu de janas di Scab’e Arriu di Siddi, scavata nella roccia nel Neolitico Recente della fase di S. Michele di Ozieri (metà del IV millennio a.C.) e riutilizzata sempre in funzione sepolcrale nelle fasi iniziali e finali dell’età del rame (Inizi - metà del III millennio a.C). Nell’adiacente sala triangolare trovano spazio i reperti di età nuragica, punica, romana e tardo antica provenienti dagli scavi di Pinn’e Maiolu, insediamento pluristratificato che si trova nell’abitato moderno di Villanovaforru a ridosso del Museo.