Археологічні розкопки трипільського протоміста Небелівка
Починаючи з 2008 до 2014 року на території району, а саме поблизу с. Небелівка, працювала спільна Україно-британська археологічна експедиція на чолі кандидата історичних наук Михайла Юрійовича Відейко (Інститут археології Національної академії наук України) та професора Даремського університету Великої Британії Джона Чапмена. Даний міжнародний проект мав назву - TRIPOLYE MEGA-SITE. Протягом 2008-2009 та 2012-2014 років археологами з різних країн досліджено поселення трипільської культури Небелівка, що було найбільше в Європі в той період. Воно мало площу 238 га. В результаті їх роботи відкрито перший прадавній храм трипільців (площа - 1200 кв. м.) з розташованими там сімома вівтарями. Найбільший з них мав хрестоподібну форму та розміри 4х3 м. Він був прикрашений орнаментом у вигляді прокреслених ліній. Крім того, на поселенні розкопано кілька споруд та великий гончарний горн для випалювання глиняного посуду.
На основі отриманих даних вдалося встановити планування протоміста. Житла розміщувалися концентричними колами, в центрі була квартальна забудова. Все поселення було оточене дерев'яним палісадом, на виготовлення якого, за словами дослідників, було витрачено більше 20 тис. дерев.
В музеї району зберігається деталізована карта трипільського протоміста та фрагменти глиняних подіумів з культової споруди.
Розкопки середньовічного золотоординського поселення на території села Торговиця
На берегах річки Синюха (прадавня назва - Сині Води), на території сучасного села Торговиця в середині ХІV ст. існувало золотоординське місто, що ймовірно носило назву Ябгу. Воно було ставкою монгольського намісника, який контролював територію Центральної України. Саме тут з 1997 року кожного літа працює археологічна експедиція Центральноукраїнського державного педагогічного університету імені Володимира Винниченка.
За період дослідження науковцями відкрито значну частину споруд стародавнього середньовічного міста. Це стародавня лазня-хаммам, гончарні майстерні, фрагменти водогону, некрополь міста. Лазня так званого "турецького" типу мала пустотілі канал-канни під підлогою, через які проходило тепле повітря від печі. Таким чином відбувався підігрів споруди. За весь період дослідження золотоординських пам'яток на території України це лише друга подібна знахідка. Дослідження показують, що місто будувалося централізовано, як оплот Золотої Орди та для збору данини з місцевого населення.
Вчені не залишають надії знайти монетний двір Ябгу-города, який містився тут. Про це говорить, зокрема, знахідка цілого горщика з монетами, зроблена у 80-х роках ХХ ст. під час реконструкції мосту через річку.
На цвинтарі середньовічного міста розміщувалася усипальниця або мечеть. Крім того, все місто було забезпечене центральним водопостачанням - на його території знайдено фрагменти стародавнього водогону, який складався із глиняних труб.
В експозиції музею представлено уламки керамічного посуду, сегменти водогону, озброєння тогочасних воїнів, монети епохи Золотої Орди - мідні пули. Тут же представлено фото розкопок та знахідок, відкритих під час дослідження стародавнього поселення. Також у фондах музею наявні значні документальні матеріали про золотоординське місто та битву на Синіх Водах 1362 року.
Пошукові роботи останків воїнів радянської та німецької армій, загиблих в 1941 році на території Новоархангельського району
На території Новоархангельського району постійно проводяться експедиції з метою віднайдення та перепоховання бійців Червоної армії, адже в серпні 1941 році на території району ішли важкі бої оточених 6-ї та 12-ї радянських армій. Лише за приблизними даними з 1 по 15 серпня загинуло 20 тис. військових, а від 60 до 100 тис. потрапило у полон.
Із лісовим урочищем "Зелена Брама" пов'язано багато легенд, в тому числі про танкетку, в яку було складено прапори військових частин, секретну документацію та закопано десь в лісі. Ймовірністю цього підтверджують знахідки в часи СРСР на території, де проходили бої, ящиків з документами оточених армій.
Дослідження проводить, зокрема, громадська організація "Народна пам'ять Уманщини". Постійно відбуваються урочисті перепоховання останків загиблих воїнів на території району. Проводиться робота із встановлення імен загиблих військових.
В результаті роботи пошукових загонів відкриваються не лише місця невстановлених поховань, а й багато речових артефактів тих далеких подій. Значна їх частина надходить до фондів краєзнавчого музею. Це переважно різноманітне озброєння та спорядження радянської та німецької армій. Тому більшість колекції музею часів Другої світової війни стосується саме подій 1941 року.