La Sezione Preistorica ha sede nello storico Palazzo Vescovile del XVIII secolo, costruito in parte sulle rovine del monastero normanno del XII secolo, e si articola, per Sale Espositive (Sale: I-X), sui due piani dell'edificio.
Il percorso inizia al Primo Piano (Sale: I-VI) con un'ampia esemplificazione materiale dell'evoluzione delle culture che si sono susseguite nell'isola di Lipari durante l'Età del Neolitico Medio (ultimi secoli V millennio a.C.) e del Neolitico Finale; l'Età Eneolitica (III millennio a.C.); l'Età del Bronzo (II millennio-inizi IX sec. a C.). I reperti sono quelli provenienti dagli scavi archeologici condotti sulla rocca del "Castello" e sulla piana sottostante di contrada Diana.
Il percorso termina al Piano Terra (Sale: VII - X) con una esposizione di materiale risalente alla fondazione di Lipàra (580/576 a.C.) ad opera di coloni provenienti dall'isola di Cnido. Particolarmente interessanti, in tal senso, le offerte votive, databili tra VI e V sec. a.C. (Fig.1),  rinvenute in un pozzo, bothros, (Fig.2) dedicato ad Eolo, la cui imboccatura era sormontata da un chiusino in pietra lavica decorato con la raffigurazione di un leone sdraiato (Fig.3).