Начальный этап сложения фонда археологических коллекций музея достаточно длителен, первая коллекция относятся к 1964 году, времени когда выпускник Томского государственного университета Валерий Александрович Голубев, поступил работать на кафедру истории ЮСГПИ (ныне СахГУ), и воссоздал археологический кружок-лабораторию.

Большое количество накопленных и изученных коллекций относится к концу 1970-х - началу 1980-х гг, времени когда в археологию со студенческой скамьи пришла группа молодых исследователей (Василевский А.А., Плотников Н.В., Самарин И.А.). Период 1980-х сер.1990 гг характеризуется расширением объемов разведочных и раскопочных работ, что отразилось на количестве и состоянии коллекционного фонда лаборатории - в нелегкие 1990-е годы, собрано более 35 000 артефактов, 220 коллекций.

Третий этап в развитии фонда относится к 1996-2009 гг., когда нынешним коллективом лаборатории и музея собрано почти 72 000 артефактов, в ходе выполнения программ защиты культурного наследия в международных проектах по освоению углеводородного сырья на острове Сахалине - "Сахалин-1", "Сахалин-2". Кроме того, начата и продолжается работа по музеефикации имеющихся коллекций собранных ранее. В этот период, стало возможным на базе коллекций лаборатории создать "Учебный музей археологии СахГУ", открытый 10 октября 2008 года.

Сегодня археологическое собрание насчитывает 905 коллекций, в которых содержится более 130 000 единиц хранения.

В фондах музея хранятся коллекции различных археологических эпох.

Особое место принадлежит материалам по каменному веку о-ва Сахалин и Курильских островов. Материалы этого времени дали возможность реконструировать по археологическим данным древнюю историю островного мира дальневосточных морей. В фондах хранятся артефакты, относящиеся к эпохам раннего и верхнего палеолита, неолита.

В фондах музея находятся артефакты со стоянки Сенная-1, датированной эпохой раннего палеолита. Возраст этого многослойного памятника заполняет хронологический интервал от 229 до 139 тысяч лет. Это самые древние даты полученные на стоянке человека на Дальнем Востоке России, и одни из древнейших в нашей стране.

Эпоха позднего палеолита представлена в фондах материалами опорных памятников Огоньки 5, Сокол 1, Олимпия 5, и др. Памятники имеют ключевое значение для понимания процессов становления и развития культур позднего палеолита не только в островном мире, но и для Дальнего Востока России, а также Кореи и Китая.

Интересны и значимы для науки материалы пещерных памятников острова Сахалин. В нескольких пещерах обнаружены не только следы пребывания человека, но и костные останки животных финального плейстоцена - раннего голоцена. Подобные находки редки для всего Дальнего Востока. При проведении работ в Останцевой пещере (гора Вайда) в полости был выявлен колодец глубиной 7 метров, в нем на разной глубине найдены кости медведей и наконечники стрел, а так же череп медведя с застрявшим в нем каменным наконечником. Можно предположить, что животные были не просто брошены в колодец, а захоронены. Различные формы почитания медведя прослеживаются в археологических памятниках разных эпох и известны у многих народов мира в этнографическое время. Это определенный набор ритуальных действий, во время охоты или жертвоприношения, связанных с наделением медведя божественными способностями, почитанием медведя как предмета охоты и магией обороны от хищника.

Не менее интересны археологические находки из коллекций эпох неолита и палеометалла островов Сахалина и Курил. По данным раскопок этих памятников реконструируются оригинальные археологические культуры, носители которых заселяли острова в современную геологическую эпоху. Это культуры «наконечников стрел на пластинах» седыхинская, имчинская, анивская, сони, пильтунская,набильская, сусуйская.

Кроме этого в фондах хранится целый ряд более поздних материалов эпохи средневековья и периода нового времени которые отражают сложную этническую, политическую и социальную обстановку своего времени. Это не только предметы быта, но и оружие, украшения, монеты.

В фондах имеются разновременные материалы по археологии исторических народов, населявших острова - айнов нивхов, уйльта.