In Palazzo Piella, il museo ricostruisce la storia della colonizzazione del territorio di Castelfranco, a partire dall’epoca preistorica, quando emerse la cultura terramaricola durante l’età del Bronzo, le cui tracce di abitati sono state rinvenute nei poderi Pradella, Rastellino e Gaggio, fino alla nascita del Borgo Franco nel XIII secolo. Tra gli oggetti custoditi nel museo, di notevole valore è il "ripostiglio di aes signatum" trovato nel 1897 nel podere Cappella: si tratta di una riserva di lingotti di bronzo contrassegnati (VI sec. a.C.) che si ritiene sia stata usata come mezzo di scambio premonetale o come deposito di un artigiano metallurgo per produrre nuovi manufatti. Il percorso museale si sviluppa in due ambienti in cui sono esposti numerosi reperti provenienti dagli scavi effettuati dalla Soprintendenza archeologica. La cultura villanoviana è stata documentata nel sito "al Galoppatoio", dove sono state rinvenute un’abitazione e una necropoli ad incinerazione. L’insediamento etrusco-celtico del Forte Urbano testimonia il popolamento della regione tra il V e la prima metà del IV sec. a.C., con una forte influenza etrusca. Per quanto riguarda l’età romana, le fonti letterarie antiche menzionano l’esistenza di un centro abitato, chiamato Forum Gallorum, nei pressi della via Emilia, fra Bologna e Modena, connesso alla Guerra di Modena (43 a.C.). Gli studi moderni hanno identificato questo luogo nella zona del "Prato dei Monti", un’area caratterizzata da resti archeologici sparsi tra Castelfranco e Piumazzo, i cui numerosi materiali sono attualmente conservati nel museo. Inoltre, sono state ritrovate alcune epigrafi funerarie di diversa cronologia, che indicano la presenza di ricchi sepolcri sparsi nella zona. La sepoltura più importante è quella di un magistrato che svolse la carica municipale del decurionato a Bologna. Infine, un cippo milliario con dedica agli imperatori Valentiniano I e Valente, rinvenuto in località Noce, è connesso alla riorganizzazione della via Emilia nel IV sec. d.C.