Музейната сбирка в град Карнобат е създадената през 1921 г. от директора на местната гимназия и дългогодишен краевед Атанас Игнатиев Караиванов. Тя е втората в Югоизточна България, след тази в Дебелт и полага основите на Карнобатския исторически музей, преобразуван в държавен през 1953 г. Сега Исторически музей „Атанас Караиванов” има пет отдела – Археология, Етнография, Художествен, Природа и История. Материалите от различните фондове са изложени в различни сгради, разположени в различни части на града: къща-музей „Д. Полянов”; музей с експозиция „Археология” и Природонаучен музей.

Отдел “Археология” разполага с богат фонд паметници от праисторическата, античната и средновековната епоха, някои от които уникати. Наличните материали представят множество страни от историята, бита и духовната култура на местното население, което още през неолита е оценило предимствата на Карнобатската котловина. Продължителният живот тук е довел до натрупването на селищни могили, най-добре представена в експозицията, от които е Карнобатската селищна могила, разположена в индустриалната част на града. Находките от времето на неолита и халколита свидетелстват, че човекът взема нужните му материали (камък, кост, кремък, глина) директно от природата, за да направи оръжията и сечивата си, както и предметите за бита и култа. Най-голям разцвет достига керамичното производство.

Богатото материалното и духовно богатство в живота на местното население е засвидетелствано при проучванията на надгробните могили в м. Гяура и с. Прилеп, натрупани през I хилядолетие пр. Хр. Откритите находки са свидетелство за вярата на траките в безсмъртието и преклонението им към предците изразено чрез пищни погребения, жертвоприношения и угощения.

След Римската експанзия на Балканите през I в., Древна Тракия става част от Римската империя, която налага нови традиции и елементи в бита. Като част от нея (империята) районът около Карнобатско попада в границите на новосъздадената провинция Тракия и през II-III в. преживява забележителен икономически разцвет.

Със сериозно присъствие е представена и средновековната епоха. Изложените материали са предимно от археологическите проучвания на средновековната крепост Маркели разположена на 7,5 км западно от Карнобат, която е един от най-забележителните средновековни паметници в днешна Южна България и респектира със своето географско местоположение и архитектурни дадености.

Сградата с експозиция „Археология” се намира на ул. „Алекси Нейчев” № 14 и е отворена за посетители всеки делничен ден.