Праисторическият период е представен чрез експонати, отразяващи икономиката, културата и духовния мир на най-древните обитатели на нашите земи – керамични съдове с различна украса, работени на ръка и на грънчарско колело, майсторски изработени сечива, култови фигурки, разнообразни накити.
В началото на I хил. пр. Хр племената, населяващи Тракия, познават вече металургията. Древнотракийските племена се занимават както с обработката на земята, така и с различни занаяти – грънчарство, каменоделство, зидарство, металообработване и др. Богато украсените подмогилни гробници и намерените в тях разнообразни и скъпоценни гробни дарове разкриват вкуса на тракийската аристокрация и завидното майсторство на местните строители, живописци и скулптори.
В началото на V в. пр. Хр. се появява първата държава на траките – Одриското царство. В неговата територия попада и районът на днешна Стара Загора. През 46 г. самостоятелността на тракийското царство е ликвидирана и Тракия е превърната в римска провинция.
Августа Траяна е създадена след успешните дакийски войни на император Траян през 106 - 107 г. Истинското му изграждане започва при император Марк Аврелий – близо 60 години по-късно. Тогава е построена първата крепостна стена на града, трасирани са улиците, формират се кварталите, започва изграждането на значими обществени постройки. Августа Траяна получава правото да сече собствени монети по времето на управлението на император Марк Аврелий и неговия брат Луций Вер.
Августа Траяна е един от големите търговски центрове в провинция Тракия. Градът и регионът се отличават с интензивно развитие на голям брой занаяти и различни жанрове изкуства. В експозицията са представени многобройни и изящни произведения на тези антични майстори – бронзов шлем-маска; бронзово котле с подвизите на Херакъл, сарматски меч със златни апликации, накити и др.
През II - III в. Августа Траяна е между най-изявените средища на духовния живот в обширната провинция Тракия. В града има театър, в който се представят мими и пантомими. Действа гимназион, известен под името Севериански, който е главен спортен, учебно-възпитателен и интелектуален център на града.
Некрополът на Августа Траяна е най-добре проученият сред некрополите на римските градове в днешните български земи.