Il museo, con sede nel palazzo del Podestà e nella Torre civica, racchiude le testimonianze archeologiche della vicina città romana di Pitinum Pisaurense (monete, vasellame, bronzetti, vetri e iscrizioni) e del Montefeltro orientale (industrie litiche, ceramiche preistoriche e protostoriche, reperti osteologici e malacologici). Nel museo è stata ricostruita anche la parte centrale dell'area cimiteriale medievale trovata all’esterno della pieve di S. Cassiano, datata tra il XII e il XIII secolo. La sezione paleontologica, donata da Arnaldo e Gino Rinaldi, espone fossili (felci, alghe, foglie, trilobiti, ammoniti, brachiopodi, gasteropodi, cefalopodi, bivalvi, echinidi e pesci) rinvenuti soprattutto nelle rocce marnacee del Montefeltro e delle Marche settentrionali