早在远古时代，神木就有了人类居住。截止目前，神木市发现的新石器时代龙山文化遗址就有900余处，其中最具代表性的就是高家堡镇的石峁遗址、店塔镇的寨峁遗址和大保当镇的新华遗址。展厅主要展出的是陶器、石器和玉器以及商周时期的青铜器，特别展示了2011年—2012年陕西考古工作者调查发现的位于神木市高家堡镇的石峁遗址及文物遗存。地处农牧交错带、三重石头城墙和玉画双绝英姿、为中华文明早期形成史提供了新图标的石峁遗址，正是传说中黄帝部族的所在。

    先秦是中国历史上原始社会进入文明社会的重要标志，也是我国古代中华文明的起源和奠基时期，这一时期的人类已经从蒙昧时代进入了文明社会。神木市石峁遗址的发现，推动了人类探索更久远的史前文明。

    石峁遗址，距今4300多年，位于高家堡镇东约1.5公里处石峁村洞川沟附近的山梁上，于1976年被陕西省考古院戴应新教授调查发现。石峁遗址是龙山文化晚期的史前人类文明遗存，由皇城台、内城、外城3座呈半包围环套结构的石构城址组成，总面积为425万平方米，确认了体量巨大、结构复杂、构筑技术先进的门址、石城墙、墩台、门塾、内外瓮城、马面等重要遗迹，出土了玉器、壁画及大量龙山文化晚期至夏时期的陶器、石器、骨器等重要遗物，初步认定城址最早修建于龙山中期或略晚，兴盛于龙山晚期，夏时期毁弃，属于我国北方地区一个超大型中心聚落遗址。规模宏大的石砌城墙与以往发现的数量庞大的石峁玉器，显示出石峁遗址在北方文化圈中的核心地位，规模远大于年代相近的山西陶寺遗址（2.7平方公里）和浙江良渚遗址（3平方公里），是国内目前发现的规模最大的新石器晚期城址，可与美洲玛雅古城、欧洲雅典古城相媲美，是丝绸之路经济带上的重大历史遗存，亦是中华文明探源工程的一个重要突破点。仅初步发掘的东门遗址，就将中国建城史向前推进了2000年。石峁遗址已被考古界定位为“中国文明的前夜”，入选2013年“全国十大考古新发现”、“世界十大田野考古新发现”和“二十一世纪世界重大考古发现”。石峁遗址考古调查与发掘荣获2011—2015年度“田野考古一等奖”。