Gabriel de Mortillet décrit dans son guide Promenades au musée de Saint-Germain, publié en 1869, l'ensemble des salles ouvertes au public. Les trois premières salles du premier étage du musée gallo-romain sont consacrées à la Préhistoire. L'auteur du guide y prête une attention toute particulière. S'y mêlent objets archéologiques originaux (collections de silex de Boucher de Perthes et d'Édouard Lartet), témoignages de la faune (mégacéros), nombreux moulages (crâne de Néandertal), et cartes produites par la Commission de Topographie des Gaules. La 4^e salle est la salle d'étude : elle accueille la bibliothèque et les archives.