Po opuszczeniu Poznania przez Niemców, w marcu 1945 roku do Poznania powrócił Józef Kostrzewski, który na nowo objął kierownictwo Muzeum. Utrzymało ono swoją dotychczasową samodzielność  i nosiło odtąd nazwę Muzeum Prehistoryczne. Instytucja owa była własnością samorządu wojewódzkiego, podobnie jak macierzyste Muzeum Wielkopolskie. Mimo trudności, w ciągu pięciu lat udało się usunąć większość zniszczeń wojennych, odzyskać prawie wszystkie wywiezione zbiory, uporządkować je oraz podwoić obsadę personalną i stworzyć solidny warsztat naukowy. Wytyczono też program działania na następne lata, który był kontynuowany i rozwijany również za kadencji następnego dyrektora. Muzeum zajmowało się archeologią pradziejową i wczesnośredniowieczną Polski, a w kręgu jego zainteresowania były też kraje słowiańskie. Rozwijano badania naukowe (wykopaliska, inwentaryzacje stanowisk, publikacja pozyskanych materiałów),  opracowywano zbiory muzealne, których liczbę oceniano na kilkadziesiąt tysięcy obiektów. Gromadzono księgozbiór i archiwalia, organizowano wystawy stałe, czasowe i objazdowe o tematyce polskiej i słowiańskiej, prowadzono różnego rodzaju działalność popularyzatorską (liczba samych wykładów popularnych wygłoszonych przez pracowników do 1957 r. wyniosła kilka tysięcy). Ważną rolę odgrywały wystawy objazdowe o tematyce archeologicznej, docierające do małych miast Wielkopolski i terenów nadodrzańskich. Okresowo wydawano czasopisma “Z otchłani wieków” i “Przegląd Archeologiczny”. W Muzeum powstały pracownie techniczne, a następnie działy: wystaw, magazyny zbiorów, biblioteka, archiwum, pracownia inwentaryzacyjno-katalogowa, konserwacji zabytków, księgowość i biuro.

W 1949 r., w ramach postępującej stalinizacji, Muzeum zostało przekazane na własność państwu i przemianowane na Muzeum Archeologiczne. Odtąd wszelkie ważne decyzje w sprawie jego działalności miały zapadać w Naczelnej Dyrekcji Muzeów i Ochrony Zabytków przy Ministerstwie Kultury i Sztuki. Pracownicy Muzeum przyjęli zmianę pozytywnie, widząc w niej szansę na bardziej ustabilizowany byt instytucji. Dyrektorem pozostał Józef Kostrzewski, którego na Uniwersytecie Poznańskim wysłano na przymusową emeryturę. Pod jego kierownictwem pracownicy muzealni rozwijali intensywne badania powierzchniowe i stacjonarne (np. na kurhanach z wczesnej epoki brązu w Łękach Małych, gm. Kamieniec, badanych od 1953 r.), opracowywali zbiory, reorganizowali wystawę stałą i organizowali czasowe, w tym modne wówczas ekspozycje objazdowe. Po odebraniu “Przeglądu Archeologicznego” utworzono czasopismo “Fontes Praehistorici” (późniejsze Fontes Archaeologici Posnanienses). Brano także udział w najważniejszych akcjach tamtejszego okresu: w akcji millenialnej (m. in. od 1949 badania średniowiecznego grodu w Gieczu, pow. Średzki) czy w badaniach na terenie przyszłej Nowej Huty. Wraz z gwałtownym wzrostem posiadanych zbiorów rosła liczba pracowników przeznaczonych do opieki nad nimi.

W 1954 r. Muzeum przyznano na nową siedzibę dawny Pałac Górków. Gmach trzeba było jednak odbudować ze zniszczeń wojennych, co ciągnęło się do 1968 roku. Jednocześnie przeniesiono na muzealny etat Inspektora – rzeczoznawcę zabytków archeologicznych na województwo poznańskie, szczecińskie i koszalińskie (Władysława Filipowiaka), aczkolwiek merytorycznie podlegał on Ministerstwu Kultury i Sztuki. Od 1955 roku jego następca Zbigniew Pieczyński był już muzealnym adiunktem. W ten sposób w Muzeum pojawił się kolejny dział – Konserwatora Zabytków Archeologicznych.

W 1956 roku, zgodnie z modną wówczas decentralizacją przekazano Muzeum w administrację miasta Poznań, choć instytucja ta pozostała nadal własnością państwową. Jednocześnie utworzono Oddział w Gnieźnie  (z siedzibą przy ul. Mieczysława 1, od 1958 r. – przy ul. Św. Jana 90). W roku 1957 uroczyście obchodzono 100-lecie PTPN i zarazem Muzeum Archeologicznego. Rozpoczęto też wieloletnie prace wykopaliskowe na ważnym stanowisku z wczesnej epoki brązu w Bruszczewie, pow. kościański.

Następnego roku nastąpiła zmiana na stanowisku dyrektora: Józef Kostrzewski przeszedł na emeryturę (zmarł w 1969 r.), a następcą mianowano jego syna – Bogdana.  Muzeum w dalszym ciągu realizowało program działalności opracowany jeszcze w latach czterdziestych, jednakże pojawiły się wówczas nowe możliwości, jak np. pierwsze stypendia naukowe (w 1958 roku Zbigniew Pieczyński studiował ochronę zabytków w Niemieckiej Republice Demokratycznej), czy rozpoczęta od 1959 roku „wymiana personalna” z instytucjami zagranicznymi. W latach 1959– 60 brano udział w badaniach powierzchniowych na trasie rurociągu naftowego “Przyjaźń”. W 1963 r. filią Muzeum Archeologicznego stał się utworzony w 1959 roku Rezerwat Archeologiczny w Gieczu. Jednocześnie zmodernizowano pracownie, a samo Muzeum zreorganizowano. Powołano Dział Numizmatyczny, Dział Dokumentacyjny (w jego skład weszło archiwum naukowe, pracownia fotograficzna i pracownia graficzno-plastyczna) oraz ( nominalnie)  Pracownię Technologii Ceramiki. Planowano także utworzenie mniejszych pracowni w poszczególnych działach, by uzyskać obsadę wieloosobową. Miało to zapewnić właściwy poziom opracowania i porządkowania zbiorów, a jednocześnie pracownicy działów mieli wspomagać konserwatora zabytków i prowadzić prace wykopaliskowe. Zorganizowano wówczas pierwszą wystawę poza granicami Polski (w Berlinie) pt.: “Początki miast polskich w świetle badań archeologicznych”. Od tej pory zwiększała się liczba wysyłanych i sprowadzanych wystaw; wszystkie były poświęcone pradziejowej i średniowiecznej archeologii Europy. Wznowiono wymiany zabytków (np. z Muzeum Narodowym w Kopenhadze i Römisch-Germanische Zentralmuseum w Moguncji). Stopniowo powiększano muzealne środki lokomocji: w najlepszych latach Muzeum posiadało 2 samochody i 3 barakowozy.