Esta sección ocupa cuatro plantas y una entreplanta en las que se disponen nueve salas. Las colecciones se inician con restos de poca importancia de la época prerrománica condal o post-visigótica (siglos VIII a X), como capiteles y lápidas, provenientes de diversos lugares como la necrópolis de Villargámar o el desaparecido monasterio de Santa María y San Pedro de Valeránica, en Tordómar.
Más importancia revisten las obras de las épocas románica y gótica (siglos XI a XIV), entre las que se citan: el Frontal de Santo Domingo de Silos, correspondiende al sepulcro del santo, magnífica obra de cobre sobredorado y esmaltado del siglo XII, una de las más representativas de España de su tipo; la Arqueta de Marfil y Esmaltes, de orgen árabe, ejecutada por Muhammad Ibn Zayan en el siglo XI; la Virgen de las Batallas, procedente del Monasterio de San Pedro de Arlanza; los Bultos funerarios de dama y caballero, góticos a caballo entre los siglos XIII y XIV, procedentes de la iglesia de la Natividad de Villasandino; otras obras de marfil y/o esmaltes; capiteles zoomorfos y antropomorfos, y estatuas.
