Con la sezione Neolitico ed Età dei Metalli si completano le narrazioni preistoriche del Salento, con una ricca documentazione sui  radicali ed irreversibili cambiamenti intervenuti nell'evoluzione delle società dell'uomo.

Testimoni del nuovo cammino dell'Uomo sono ora nuovi strumenti litici in pietra levigata,  oggetti in osso e nuove materie, legati alla nascente economia agricola e ai primi  esperimenti di commercio a lungo tratto,  oltre ovviamente alla classe predominante rappresentata dal vasellame in ceramica di varie forme e con tecniche decorative differenti nel corso del Neolitico.

Il Salento svolse un ruolo primario nella diffusione in Italia penisulare della nuova cultura neolitica proveniente dal Mediterraneo orientale, con alcuni tra più antichi villaggi neolitici dell'Europa occidentale, di cui restano evidenti tracce presso Torre Sabea e Samari di Gallipoli e a Serra la Cicora di Nardò.

Le grotte sono ora frequentate per scopi cultuali, come documentano i vasi di Grotta Zinzulusa e i segni dipinti in Grotta dei Cervi, introducendoci in una sfera religiosa sempre più articolata e complessa, con riti dedicati al mondo ctonio e alle divinità delle acque, alla sacralità dei legami tribali e al culto dei morti, fino ai riti iniziatrici dei bambini, di cui restano centinaia di impronte in Grotta dei Cervi.

Importanti documenti, provenienti dai villaggi dell'Età del Bronzo, illustrano la grande vivacità del territorio salentino ormai alle soglie della storia, segnato dall'instaurarsi di rapporti commerciali e amicali con i naviganti micenei narrati da Omero, tra il XVI e l'XI sec. a.C., e con le coste albanesi ed epirote.