Dzięki pracy i staraniom członków Wydziału Nauk Historycznych i Moralnych oraz ofiarności społeczeństwa, już po kilku miesiącach istnienia Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk poszczycić się mogło pokaźną liczbą ofiarowanych zabytków archeologicznych stanowiących zalążek przyszłej kolekcji.
W 1857 r. znaczną część zabytków, które zostały wykopane na cmentarzysku halsztackim w Pałczynie, podarował Towarzystwu Seweryn Mielżyński. W 1858 r. pozyskano dwie duże kolekcje. Pochodziły one z amatorskich badań wykopaliskowych, prowadzonych na cmentarzyskach kultury łużyckiej przez Antoniego Białeckiego w Manieczkach i Kazimierza Kantaka w Dobieszewku. Należy przy tym podkreślić bardzo wysoki, jak na owe czasy, poziom naukowy tych badań.
W 1859 r. PTPN przejęło z rąk Władysława Kozłowskiego z Szamotuł część dokumentacji i zbiorów działającego w latach 1841-1846 Towarzystwa Zbieraczów Starożytności Krajowych w Szamotułach, stając się w ten sposób spadkobiercą starszej tradycji zorganizowanego kolekcjonerstwa pamiątek narodowych.
Zbiory zabytków pradziejowych powołanego przez PTPN Muzeum Starożytności Polskich i Słowiańskich Wielkiego Księstwa Poznańskiego, zwanego również Muzeum Starożytności Krajowych, a od 1882 r. Muzeum im. Mielżyńskich powiększały się tak szybko, że wkrótce konieczne stało się zorganizowanie ich w ramach osobnego działu prehistorycznego, który niebawem stał się największym działem tego muzeum.
Liczba ofiarodawców do 1882 r. liczyła 170 osób. Byli wśród nich przedstawiciele arystokracji, ziemiaństwa, duchowieństwa, nauczyciele, rzemieślnicy i chłopi.
Uczestnicy niemieckiego zjazdu historyków i archeologów, który miał miejsce w Poznaniu w 1888 r. byli zdumieni rozmiarami i rozmaitością zbiorów archeologicznych Muzeum im. Mielżyńskich.
Zabytki wysyłano również na wystawy organizowane w innych miastach. W 1858 r. najciekawsze eksponaty prezentowano na wystawie w pałacu ks. Lubomirskiego w Krakowie, a w 1861 r. na wystawie starożytności we Lwowie. Blisko 400 przedmiotów wysłano w 1880 r. do Berlina, na wystawę urządzoną z okazji zjazdu Niemieckiego Towarzystwa Antropologicznego.
Pod koniec XIX w. Muzeum im. Mielżyńskich posiadało największe zbiory archeologiczne spośród towarzystw naukowych, działających na terenie ówczesnych Prus. Między rokiem 1887 a 1915, jak można wnosić z kwot wydatkowanych na ubezpieczenie zbiorów, kolekcja ta podwoiła swoje rozmiary. Dodatkowo wzbogaciły ją zabytki uzyskane w trakcie badań wykopaliskowych prowadzonych przez Józefa Kostrzewskiego, Zygmunta Zakrzewskiego i Zdzisława Rajewskiego.
Gromadzone przez PTPN zabytki pochodziły głównie z terenu Wielkopolski, znajdującej się w obrębie Wielkiego Księstwa Poznańskiego. Dzięki ofiarności społeczeństwa gromadzono również eksponaty z innych regionów Polski, jak i z innych krajów (Niemiec, Włoch, Egiptu, Szwecji). Napływały one jednak okazjonalnie.
