Réalisé sous la direction scientifique du paléoanthropologue Jean Louis HEIM, le musée fait le point, en neuf zones d'intérêt, sur la période néandertalienne autour de la reconstitution de la fosse et du squelette de l'homme de Néandertal, découverts en 1908 par Jean Bouyssonie. Nombreuses animations pour adultes et enfants : café de la préhistoire et conférences scientifiques, Grande Fête de la Préhistoire : salon du livre préhistorique, championnat européen de tir aux armes...
* Visite guidée avec ateliers pour les familles les mercredis, jeudis et vendredis à 10h et à 15h en juillet-août, et certaines jours pendant les vacances scolaires.
*Ateliers = dessin façon art pariétal et chasse au propulseur