จัดแสดงโบราณวัตถุ ที่ขุดได้จากอุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย พื้นที่ใกล้เคียง และจังหวัดใกล้เคียง แบ่งออกเป็น 3 ส่วนได้แก่ 1. อาคารลายสือไป จัดแสดงเกี่ยวกับข้อมูลจังหวัดสุโขทัย ประวัติพิพิธภัณฑ์ และห้องประชุม 2. อาคารที่ 2 จัดแสดงโบราณวัตถุต่างๆมากมาย เช่น พระพุทธรูปสมัยต่างๆ ศิลาจารึกหลักที่ 1 พ่อขุนรามคำแหง จำลอง เครื่องสังคโลก ท่อน้ำสมัยโบราณ พระสารีริกธาตุ เป็นต้น 3. ลานแสดงการแจ้ง จัดแสดงโบราณวัตถุขนาดใหญ่ ได้แก่ จำลองปูนปั้นวัดช้างล้อมสุโขทัย ศรีสัชนาลัย และวัดช้างรอบ ของอุทยานประวัติศาสตร์กำแพงเพชร เตาทุเรียง เป็นต้น