O Museu Arqueológico da Sociedade Martins Sarmento é um dos mais antigos museus arqueológicos portugueses. Começou a ser instalado em 1885, a partir de um núcleo central constituído pelo espólio que pertenceu a Martins Sarmento, e distribui-se pelas dependências do extinto Convento de S. Domingos (escadaria moderna e claustro gótico), mantendo, no essencial, a estrutura expositiva original. O Museu é também, nos tempos que correm, uma memória única das conceções museológicas do tempo em que foi criado.

Os acervos distribuem-se por duas áreas. A secção de indústrias Pré e Proto-históricas, na galeria superior do referido claustro, cujo espólio se distingue pela variedade, quantidade e qualidade das peças expostas, com destaque para as coleções de artefactos pré-históricos da Penha e dos materiais proto-históricos da Citânia de Briteiros e do Castro de Sabroso. Destaca-se também o carro votivo de Vilela, um dos ícones da Idade do Ferro.

A secção de Epigrafia e Escultura Antiga distribui-se pela escadaria de S. Domingos, pelo piso inferior e jardim. Integra cerca de duzentas peças que incluem esculturas, inscrições honoríficas, monumentais, sepulcrais, aras votivas, aras anepígrafas, marcos miliários, pedras de armas, elementos de estruturas arquitetónicas, peças de arte ornamental, emblemas e objetos de uso industrial. Destacam-se duas esculturas de guerreiros galaico-lusitanos, provenientes de Fafe e de Felgueiras.