2002년 개관한 전시관으로 신석기시대의 대표적 문화유산인 동삼동패총 유적지에서 발굴된 유물을 국내외에 공개하고, 살아있는 역사교육의 장으로 활용되고 있다.
패총은 선사시대에 인류가 먹고 버린 조가비와 생활 쓰레기가 쌓여 이루어진 것으로 조개더미 유적이라 할 수 있다. 동삼동패총에서 한반도에서 가장 오래된 재배 곡물인 조와 기장이 발견되었고 석기, 짐승 뼈, 조가비들로 된 살림살이 유물, 농사를 짓는데 쓰이는 연장이 발견되었다. 또한 문양 없는 원시무문토기, 신석기시대의 대표적인 토기인 빗살무늬토기가 출토되어 당시의 생활상과 문화상들을 연구하고 이해하는 데 큰 도움을 주고 있다.
동삼동패총전시관의 제1전시실에는 신석기 시대와 패총에 대한 전반적인 이해를 돕기 위해 신석기 시대 문화, 신석기 시대의 유적과 분포, 동삼동 패총, 신석기시대 자연환경과 분포, 패총이란? 등을 전시하고 있고, 제2전시실은 동삼동패총 사람들의 1년, 빗살무늬 토기, 생활 도구, 어로활동, 장신구, 신앙과 의례, 대외교류, 사슴 무늬 토기 등을 전시하고 있다.