A região de Lisboa detinha uma importância à qual não seria alheia a sua excelente posição estratégica e a diversidade de recursos naturais disponíveis. O povoado indígena de Olisipo, originado durante os séculos VIII-VII a.C., encontrava-se instalado no morro e encosta do Castelo, fortemente conectado com o tráfico marítimo e o mundo oriental, sobretudo fenício.
A região seria integrada no mundo romano em 137 a.C., por Décimo Júnio Bruto, e o antigo povoado assumiu então novas características, tendo a área do castelo sido militarizada.
No tempo do Imperador Augusto a cidade recebe o nome de Felicitas Iulia Olisipo (31 a.C.-27 a.C.), e torna-se capital de um município de cidadãos romanos, administrando um território vasto que se estendia à margem sul do rio Tejo, até à Arrábida.
O morro, que perdera entretanto as suas funções, é abandonado. Na encosta meridional a cidade adquire uma nova paisagem urbana, de traços monumentais. Aqui, a partir da época dos imperadores júlio-cláudios (27 a.C.-68 d.C.) se vão construindo edifícios públicos, de natureza administrativa, religiosa e civil, de que são exemplos o teatro e um conjunto balnear designado por Termas dos Cássios (ambos na zona da Sé), entre outros.
Na fachada ribeirinha desenvolve-se um subúrbio de grandes dimensões onde, para além das instalações portuárias, surgiram numerosas pequenas fábricas de transformação de pescado. Também aqui se ergueram grandes edifícios públicos, de que se salienta um circo sob o actual Rossio. Terá sido esta intensa actividade piscatória e comercial a colocar Lisboa a par dos grandes centros marítimos do Império Romano, sendo designada por alguns investigadores como a “capital marítima” da Lusitânia.
Testemunhos exumados na sequência de diversas intervenções arqueológicas são apresentados na exposição permanente, onde se destaca uma relevante colecção de lápides epigrafadas, assim como um conjunto de elementos arquitectónicos provenientes de diversos edifícios de Olisipo. Os espólios cerâmico e vítreo mais representativos provém da Necrópole romana (séc. I – IV d.C.), encontrada na Praça da Figueira.