La collezione preistorica del Museo archeologico dell'Istria è stata aperta al pubblico nel 1973, con la presentazione dell'allestimento archeologico del periodo preistorico (Paleolitico, Neolitico, età del Bronzo e del Ferro). Il suo sviluppo era iniziato molto prima, già nel 1902, con la scoperta della ricca necropoli dell'età del Ferro nel sito di Nesazio, che ha dato l'impulso alla fondazione del museo stesso.
La collezione comprende reperti provenienti dal territorio dell'Istria risalenti al Paleolitico, Mesolitico, Neolitico, Eneolitico, età del Bronzo e del Ferro e si occupa dello studio dello sviluppo delle comunità in Istria fino all'arrivo dei Romani.
Il suo obiettivo principale è conservare, elaborare scientificamente e rendere accessibile al pubblico il patrimonio dell'Istria preistorica. Attraverso un lavoro pluriennale e sistematico, documenta lo sviluppo delle comunità preistoriche tramite resti materiali come utensili, ceramiche, gioielli e armi. Oltre all'elaborazione professionale e scientifica, collabora a numerosi progetti con diverse istituzioni e specialisti, sia in Croazia che all'estero, con l'obiettivo di migliorare la ricerca, la protezione e la presentazione del patrimonio archeologico.
La maggior parte dei reperti del Paleolitico e del Mesolitico è stata raccolta attraverso ricerche archeologiche sistematiche e di prova in siti speleologici come Pupićina e Vela peć, e la grotta Vešanska. Uno dei siti più significativi è Šandalja dove, tra le altre cose, è stato trovato un chopper in selce di circa 800.000 anni, uno dei più antichi manufatti realizzati dall'uomo in Europa. Oltre a questi, di grande importanza è anche la Grotta di Romualdo, dove sono state scoperte le prime pitture figurative paleolitiche conosciute nel sud-est Europa.
Per il Neolitico si distinguono i siti di Vižula presso Medolino, Vela gromača presso Kavran, Kargadur, Sv. Mihovil, la grotta Ljubićeva e Laganiši.
L'età del Bronzo è caratterizzata da materiale archeologico proveniente da numerosi insediamenti fortificati – i castellieri, e occupa una parte significativa della collezione. I siti importanti per questo periodo sono Monkodonja, Vrčin, Sv. Petar – Tondolon, Gradac – Turan, la grotta Trogrla e Cingarela. Tra le necropoli e i tumuli dell'età del Bronzo si distinguono i siti di Vrčin, Mušego e Maklavun.
L'età del Ferro è rappresentata dai reperti delle necropoli a incinerazione come Nesazio, Picugi, Pola e Castello presso Buie, mentre importanti sepolture a incinerazione individuali sono state trovate nei siti di Sv. Martin e Punta Kašteja. Tra i reperti si distinguono le situle in bronzo decorate con figure e le ceramiche importate di origine sud-italica e greca, che testimoniano i legami culturali dell'Istria con il mondo mediterraneo. Di particolare valore sono i frammenti di sculture in pietra che testimoniano la peculiarità della cultura degli Istri nell'età del Ferro e offrono uno spaccato del loro mondo spirituale, del loro simbolismo e svolgono un ruolo importante nella costruzione dell'identità e del patrimonio culturale dell'Istria.