Отдел археологии организован в 2014 году. Отдел проводит археологические исследования на территории Отрарского оазиса и контролирует реставрационные работы на историко-культурных памятниках региона. Основываясь на требованиях закона и международных обязательствах Республики Казахстан об охране и использований памятников истории и культуры проводит работы в следующих направлениях:
организует проведение экспертизы историко-культурного памятника, определяет статус памятника, организует получение государственного акта на исторический объект; определяет охранную зону памятника, занимается заполнением учетной карточки и научного паспорта памятника; участвует в международных, республиканских программах и проектах, организует экспедиции и выставки, выпускает совместные научные труды, участвует в международных и республиканских научных конференциях и семинарах; организует с целью пополнения фондов музея экспедиции, занимается сбором памятников. Научные сотрудники отдела С.Т.Парменкул и М.Б.Кенжегулов с целью обмена опыта прошли недельную практику в г. Санкт-Петербурге. Заведующий отделом С.Т.Парменкул за активное участие в праздновании 550 летия Казахского ханства был отмечен юбилейной медалью «Қазақ хандығына 550 жыл».