În secolul al IV-lea d.Hr. evidenţierea culturii carpice este urmărită în strânsă legătură cu doi factori de maximă importanţă: pe de o parte accentuarea procesului de romanizare şi de integrare în contextul daco-roman predominant la nord de Dunăre, iar pe de altă parte, prezenţa aşezărilor culturii Sântana de Mureş (vezi descoperirile de la Izvoare, Doina, Urecheni, Borşeni, Girov etc.).

Segmentul istoric prins între secolele V-VII d.Hr., cunoscut în literatura de specialitate sub numele de perioada formării poporului român este reprezentat de aşezările Mănoaia, Costişa, Izvoare-Bahna, Târpeşti, Săbăoani, Borşeni şi mai ales Davideni, ultima fiind cea mai mare dintre comunităţile săteşti documentate în spaţiul est carpatic.

Pentru secolele VIII-IX deosebit de importante sunt aşezările de la Brăşăuţi, Borniş, Izvoare-Bahna şi Poiana Dulceşti care aparţin unui orizont cultural ce evidenţiază transformările culturii materiale locale către ceea ce se cunoaşte a fi civilizaţia de tip Dridu, din secolele X-XI.

Dacă pentru secolele XII-XIII datele sunt inegale şi insuficiente, urmare şi a volumului restrâns de săpături sistematice, începând din secolul al XIV-lea materialele astfel datate sunt mult mai numeroase. Cercetările arheologice efectuate pe Bâtca Doamnei au permis identificarea unor locuinţe cu caracter civil şi a unei biserici, după cum investigaţiile întreprinse la Netezi şi Giuleşti au dovedit prezenţa unor curţi boiereşti şi a unor gospodării ţărăneşti. Investigaţiile sistematice efectuate în diverse zone ale judeţului Neamţ au permis descoperirea unor aşezări rurale cum au fost cele de la Borniş-Mâleşti-Obârşia şi Negoieşti, Negreşti-Dolheşti, Cordun, Săbăoani, Corni-Strâmbi ş.a. care adăugate centrelor urbane Piatra lui Crăciun, Neamţ şi Roman întregesc imaginea asupra societăţii româneşti în Evul Mediu.

Folosind mijloace de expunere specifice, sălile 17 şi 19 ale muzeului înfăţişează aspecte semnificative ale evoluţiei economice sociale şi culturale a judeţului Neamţ pe parcursul Evului Mediu, fiind consemnate evenimentele majore care s-au petrecut pe aceste meleaguri, la care localităţile ţinutului Neamţ s-au racordat.

Un loc aparte îl ocupă Cetatea Neamţ, Curtea Domnească Piatra-Neamţ şi Cetatea Muşatină a Romanului.