W Dziale Neolitu gromadzone są i opracowywane zbiory archeologiczne z okresu od połowy 5 tys. p.n.e. do schyłku 3 tys. p.n.e.. Jedną z głównych specjalizacji pracowników jest prahistoryczne górnictwo krzemienia, jego przetwórstwo i dystrybucja wytworów w powiązaniu z zapleczem osadniczym grup parających się pozyskiwaniem surowców. Pod opieką merytoryczną Działu znajduje się rezerwat archeologiczny w Krzemionkach Opatowskich, woj. świętokrzyskie (dawniej woj. kieleckie). Zlokalizowano tu największe na świecie i najlepiej zachowane pole eksploatacyjne tzw. krzemienia pasiastego z około 3 tysiącami kopalń.
W zakresie wystawiennictwa pracownicy działu są współautorami stałej ekspozycji PMA pod tytułem "Prahistoria Ziem Polski", jak również autorami wystaw objazdowych: "Prahistoryczne górnictwo krzemienia na ziemiach polskich" (przygotowanej w polskiej i angielskiej wersji językowej) oraz "Impresje puszczańskie i archeologia". Każdy z kustoszy jest autorem ponad 30 artykułów, głównie w międzynarodowych materiałach kongresowych oraz 4 tomów "Studiów nad gospodarką surowcami krzemiennymi w pradziejach´'.