จัดแสดงยุคสมัยทางประวัติศาสตร์โดยต่อเนื่องมาจากอาคารนิทรรศการ 1 แบ่งเป็นสมัยอยุธยาและสมัยรัตนโกสินทร์ 

       กำแพงเพชรดำรงสถานะความเป็นเมืองสำคัญของรัฐสุโขทัย ต่อเนื่องมาจนถึง พ.ศ.1952 ในรัชสมัยสมเด็จพระนครินทราธิราช (พ.ศ.1952 - 1967) ปกครองรัฐอยุธยา พระองค์ทรงขยายพระราชอำนาจเข้าครอบครองรัฐสุโขทัย ส่งผลให้กำแพงเพชรตกอยู่ภายใต้การปกครองของรัฐอยุธยา โดยมีสถานะเป็นเมืองหน้าด่านสำคัญในการต้านทานกองทัพพม่ามิให้รุกคืบลงมายังกรุงศรีอยุธยา รวมทั้งยังคงเป็นเมืองศูนย์กลางการค้าทางบกและทางน้ำบริเวณลำน้ำปิง นอกจากนี้ ตำนานพระพุทธสิหิงค์และตำนานรัตนพิมพวงศ์ ยังกล่าวถึงการประดิษฐานพระพุทธรูปสำคัญอย่างพระพุทธสิหิงค์ และพระพุทธมหามณีรัตนปฏิมากร (พระแก้วมรกต) เป็นการชั่วคราว ณ เมืองกำแพงเพชร อันแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของเมืองนี้ในสมัยอยุธยา 

        เมืองโบราณริมฝั่งแม่น้ำปิงที่ยังคงความสำคัญสืบเนื่องมาแต่สมัยสุโขทัย ได้แก่ เมืองนครชุม ทางฝั่งตะวันตกของลำน้ำปิง เมืองกำแพงเพชร บนฝั่งตะวันออก ซึ่งในสมัยอยุธยา ความสำคัญของเมืองบนฝั่งตะวันตกของลำน้ำปิงได้ย้ายมาสู่ฝั่งตะวันออกอันเป็นที่ตั้งของเมืองกำแพงเพชร ด้วยความสำคัญในการเป็นเมืองยุทธศาสตร์หน้าด่านในการต้านทานกองทัพพม่า เมืองกำแพงเพชรจึงมีสิ่งก่อสร้างเพื่อการป้องกันภัยสงคราม อาทิ การขุดคูน้ำล้อมรอบเมือง การสร้างกำแพง เชิงเทิน ป้อม ฯลฯ ด้วยศิลาแลงที่มีความมั่นคงแข็งแรง ภายในเมืองเป็นที่ตั้งของพุทธสถานต่างๆ และบ้านเรือนของผู้ปกครองเมืองบริเวณนอกเมืองทางด้านเหนือเป็นพื้นที่ป่า เรียกว่า เขตอรัญญิก มีพุทธสถานขนาดใหญ่ตั้งเรียงรายอยู่เช่นกัน พุทธสถานเหล่านี้มีลักษณะศิลปกรรมที่ปรากฏเป็นการรับรูปแบบศิลปะสุโขทัย ศิลปะล้านนา และศิลปะอยุธยา 

          จากหลักฐานศิลาจารึก พงศาวดาร จดหมายเหตุ ฯลฯ ระบุถึงสถานะของกำแพงเพชรว่า เคยเป็นเมืองพระยามหานคร (หัวเมืองชั้นนอกซึ่งพระมหากษัตริย์โปรดเกล้าฯ ให้พระบรมวงศานุวงศ์หรือขุนนางชั้นผู้ใหญ่ปกครอง) เมืองลูกหลวง (เมืองเอกที่พระมหากษัตริย์โปรดเกล้าฯ ให้พระราชโอรสปกครอง) และหัวเมืองชั้นโท ทำหน้าที่เมืองหน้าด่านของรัฐอยุธยา เพื่อต้านทานกองทัพข้าศึกจากรัฐล้านนาและพม่า อย่างไรก็ตาม อำนาจของรัฐอยุธยาเหนือกำแพงเพชรยังเป็นลักษณะที่ไม่ถาวร ดังนั้นจึงมีบางช่วงที่เมืองกำแพงเพชรเป็นอิสระจากรัฐอยุธยา

          พระราชพงศาวดารกรุงศรีอยุธยา ฉบับวันวลิต กล่าวถึง เหตุการณ์ในรัชสมัยสมเด็จพระบรมไตรโลกนาถ (พ.ศ. 1991 - 2031) ว่า โปรดเกล้าฯ ให้ซ่อมสร้างกำแพงเมืองกำแพงเพชรขึ้นใหม่อย่างมั่นคงแข็งแรงและทันสมัยต่อมาโปรดเกล้าฯ ให้สั่งซื้อปืนใหญ่จากฮอลันดาเพื่อนำมาตั้งประจำการบนกำแพงเมือง

          นอกจากนี้กำแพงเพชรยังเป็นเมืองสะสมเสบียงอาหารสำหรับการสงครามทั้งฝ่ายพม่าและฝ่ายไทย ปรากฏชื่อ นาพม่านามอญ ในบริเวณที่ลุ่มด้านตะวันออกนอกกำแพงเมือง ทั้งยังปรากฏหลักฐานว่า ในการสงครามระหว่างกรุงศรีอยุธยากับพม่า กองทัพจากกรุงศรีอยุธยาได้โจมตีและทำลายเมืองกำแพงเพชร เพื่อป้องกันกองทัพพม่าใช้เมืองแห่งนี้เป็นแหล่งฐานกำลังระดมเสบียงใช้ในการสงครามต่อไป 

          ด้วยชัยภูมิที่เหมาะสมของเมืองกำแพงเพชรที่อยู่ริมแม่น้ำปิงทำให้เป็นศูนย์กลางการค้าทางบกและทางน้ำ และยังเป็นเส้นทางที่เชื่อมการลำเลียงสินค้าจากด้านตะวันออกไปยังอ่าวเมาะตะมะในพม่าที่อยู่ทางตะวันตก ด้วยความสำคัญของกำแพงเพชรในทางเศรษฐกิจดังกล่าว ชนชั้นปกครองซึ่งมีส่วนสำคัญต่อการก่อตั้งราชวงศ์สุพรรณภูมิในสมัยอยุธยาได้ตระหนักถึงความสำคัญนี้ จึงสถาปนาศูนย์อำนาจที่เมืองกำแพงเพชร นับแต่ก่อนที่จะก่อตั้งเป็นราชวงศ์ที่ปกครองกรุงศรีอยุธยา (ระหว่าง พ.ศ.1991 - 2231)การที่กำแพงเพชรเป็นเมืองศูนย์อำนาจของกลุ่มราชวงศ์สุพรรณภูมิมีส่วนสำคัญในการควบคุมการลำเลียงสินค้าต่าง ๆ โดยเฉพาะของป่าที่ส่งต่อไปยังเมืองท่า ในภาคกลางส่งผลกระทบต่อความมั่นคงทางเศรษฐกิจของรัฐสุโขทัยที่จำเป็นต้องพึ่งพารัฐอยุธยาและเมืองบริวาร เช่น สุพรรณบุรี ชัยนาท ฯลฯ ซึ่งผูกขาดเศรษฐกิจการค้ากับดินแดนโพ้นทะเล ทั้งนี้เนื่องจากในสมัยอยุธยา การค้าของป่าเป็นสินค้าสร้างรายได้อย่างสูง โดยชาวฮอลันดาเป็นชาติเดียวที่ได้สิทธิ์ในการค้าหนังกวาง และรายได้จากการค้าดังกล่าวรัฐอยุธยาได้ใช้ซื้อปืนใหญ่ เพื่อสร้างแสนยานุภาพทางการรบ 

         ศิลาแลงเป็นดินที่มีส่วนผสมของไอรอนออกไซด์ อะลูมิเนียมออกไซด์ และซิลิคอนออกไซด์ มีสีน้ำตาลแดงหรือน้ำตาลเข้ม ขณะอยู่ใต้ผิวดินจะชื้น อ่อนนุ่ม มีรูพรุน เมื่อขุดเปิดหน้าดินสามารถตัดเซาะเป็นแผ่นหรือแท่งสี่เหลี่ยมได้ แต่เมื่อศิลาแลงแห้งสนิท เนื้อจะแกร่งคล้ายหิน ศิลาแลงยังเป็นวัสดุก่อสร้างหลักของโบราณสถานหลายแห่งในกำแพงเพชร ด้วยความสามารถอันเป็นเอกของช่างฝีมือครั้งอดีต ในการนำศิลาแลงขนาดใหญ่มาก่อสร้างอาคารพุทธสถานหลายแห่ง อาทิ เสาวิหารวัดพระนอนจำนวนหลายสิบต้นที่สร้างจากศิลาแลงท่อนเดียว วัดช้างรอบที่มีศิลาแลงเป็นโครงสร้างตั้งแต่ส่วนฐาน และประติมากรรมช้างตกแต่งลายปูนปั้น ฯลฯ นอกจากนี้ ทางเหนือนอกเมืองกำแพงเพชร (เขตอรัญญิก) บริเวณหน้าวัดพระนอน และวัดช้างรอบยังพบบ่อศิลาแลงที่มีร่องรอยการขุดตัดเพื่อนำศิลาแลงไปใช้งาน สันนิษฐานว่าศิลาแลงจากบ่อเหล่านี้มีการตัดไปเพื่อใช้ในการสร้างศาสนสถานนับแต่สมัยสุโขทัยต่อเนื่องถึงสมัยอยุธยา 

          ภายหลังการล่มสลายของรัฐอยุธยา ล่วงเข้าสู่สมัยธนบุรี เมืองกำแพงเพชรมีสถานะเป็นเมืองพระยามหานคร และหัวเมืองชั้นโท ทั้งยังเป็นพื้นที่การสงครามระหว่างไทยและพม่าหลายครั้ง ต่อมาในสมัยรัตนโกสินทร์เมืองกำแพงเพชรซึ่งได้รับความเสียหายจากการเป็นพื้นที่การสงครามระหว่างไทยและพม่าอย่างต่อเนื่อง ทำให้มีสภาพเป็นเมืองร้าง พระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกจึงโปรดเกล้าฯ ให้ฟื้นฟูเมืองคืนสู่สภาพปกติ เมืองกำแพงเพชรในสมัยรัตนโกสินทร์ มีชื่อเสียงในการเป็นเมืองส่งส่วยน้ำตาล ของป่า ไม้สัก น้ำมันยาง ฯลฯ เป็นที่รู้จักในหมู่พ่อค้าชาวไทยและต่างประเทศ ทั้งยังเป็นเมืองแห่งการทำอุตสาหกรรมป่าไม้บนเส้นทางการขนส่งไม้สักทางลำน้ำปิงจากภาคเหนือลงสู่ภาคกลาง 

          ในช่วงระยะเวลา 15 ปี (พ.ศ.2310 - 2325) แห่งรัชสมัยพระเจ้ากรุงธนบุรี เป็นช่วงเวลาของการสร้างความมั่นคง และเอกภาพให้เกิดในรัฐ ไทยและพม่ายังคงมีสงครามต่อเนื่อง กำแพงเพชรเป็นเมืองยุทธศาสตร์การสงครามต้านทานทัพจากพม่า และทำหน้าที่เป็นแหล่งเสบียงอาหาร อันเป็นยุทธปัจจัยที่สำคัญเมืองหนึ่งใน พ.ศ.2313 พระเจ้ากรุงธนบุรี โปรดเกล้าฯ ให้สถาปนาพระยาสุรบดินทร์เป็นพระยากำแพงเพชรปกครองเมืองกำแพงเพชร และทำหน้าที่หัวเมืองป้องกันการรุกรานของกองทัพพม่าที่ยกเข้ามา ใน พ.ศ.2318 และ พ.ศ.2319 ซึ่งการสงครามดังกล่าวกองทัพไทยสามารถขับไล่กองทัพพม่าแตกพ่ายไป ด้วยการที่กำแพงเพชรเป็นพื้นที่สงครามหลายครั้ง ส่งผลให้ได้รับความเสียหายจากสงครามอย่างต่อเนื่อง นับแต่สมัยอยุธยาถึงสมัยธนบุรี ทำให้เมืองอยู่ในสภาพร้างนับแต่นั้น 

         ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลก (พ.ศ.2325 - 2352) โปรดเกล้าฯ ให้ฟื้นฟูสภาพเมืองกำแพงเพชรที่ทิ้งร้างไปด้วยเหตุความเสียหายจากสงคราม พระราชทานพระแสงฝักทองคำแก่เจ้าเมืองกำแพงเพชร (ปัจจุบัน คือ พระแสงราชศัสตราประจำเมืองกำแพงเพชร) ทั้งยังโปรดเกล้าฯ ให้เชลยศึกที่ถูกกวาดต้อนจากปัตตานีมาตั้งบ้านเรือนอยู่ที่เกาะแขกท้ายเมืองกำแพงเพชรทำให้กำแพงเพชรคืนสภาพเป็นเมืองที่มีผู้คนอยู่อาศัยดังเดิม

         ในสมัยรัตนโกสินทร์ กำแพงเพชรเป็นพื้นที่หนึ่งซึ่งอุดมสมบูรณ์ด้วยนาข้าว อ้อยเพื่อการทำน้ำตาล รวมทั้งทรัพยากรป่าไม้สัก แหล่งป่าไม้สักในภาคเหนือตอนล่างที่สำคัญ ได้แก่ พิษณุโลก สวรรคโลก กำแพงเพชร โดยพ่อค้าไม้มีทั้งชาวไทยและชาวต่างชาติ อาทิ ลาว จีน เงี้ยว ตองซู อังกฤษ ฝรั่งเศส ฯลฯ รับซื้อไม้และล่องซุงลงมาตามลำน้ำปิงสู่ปากน้ำโพ เมืองนครสวรรค์ และล่องไปตามลำน้ำเจ้าพระยา เพื่อการแปรรูปซุงนั้นเป็นไม้ใช้งาน หรือส่งออกไปยังต่างประเทศ นอกจากนี้ยังเป็นแหล่งผลิตน้ำมันยาง ไต้จุดให้แสงสว่าง ขี้ผึ้ง กระวาน ฯลฯ

         ครั้นเมื่อพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงปฏิรูปการปกครองเป็นระบบเทศาภิบาล เมื่อ พ.ศ.2440 ด้วยการส่งข้าหลวงเทศาภิบาลจากส่วนกลางไปทำหน้าที่จัดระเบียบการปกครอง การศาล การจัดเก็บภาษีอากร ฯลฯ กำแพงเพชรจึงมีฐานะเป็นเมืองหนึ่งในปกครองของมณฑลนครสวรรค์ กระทั่งใน พ.ศ.2476 รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวจึงปรับเปลี่ยนสถานะเป็นจังหวัดกำแพงเพชรสืบเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน 

         กำแพงเพชรในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว มีความสำคัญในทางเศรษฐกิจเกี่ยวกับการค้าไม้สัก ขี้ผึ้ง กระวาน น้ำมันยาง ฯลฯ และแหล่งเพาะปลูกข้าว อ้อย เพื่อการทำน้ำตาล อันเป็นพืชเศรษฐกิจส่งออก ที่มีผลจากการทำสนธิสัญญาทางการค้าระหว่างไทยกับอังกฤษ เมื่อครั้งรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว (พ.ศ. 2398)

         ในช่วงรัชสมัยดังกล่าว เมืองกำแพงเพชรจึงเป็นพื้นที่ซึ่งพ่อค้าต่างชาติเดินทางไปมาเพื่อทำการค้า พ่อค้าไม้สักชาวกะเหรี่ยงที่มีชื่อเสียง คือ พระยาตะก่า เป็นผู้บูรณปฏิสังขรณ์พระบรมธาตุนครชุม พุทธสถานสำคัญคู่เมืองกำแพงเพชรสืบเนื่องมาแต่ครั้งสมัยสุโขทัย ในการบูรณปฏิสังขรณ์แล้วเสร็จโดยพะโป้ น้องชายพระยาตะก่า ซึ่งเป็นพ่อค้าชาวกะเหรี่ยงที่รู้จักดีในหมู่พ่อค้าและประชาชน ทำให้พระบรมธาตุนครชุมดำรงความเป็นพุทธสถานศูนย์รวมจิตใจของพุทธศาสนิกชนชาวกำแพงเพชรสืบเนื่องจนถึงปัจจุบัน 

          กระแสการรับวัฒนธรรมตะวันตกที่มีผลต่อแนวคิดในทางการเมืองการปกครอง และแนวคิดเกี่ยวกับรัฐประชาชาติ การกำหนดขอบเขตอธิปไตยของประเทศที่มีผลต่อการปกครอง ส่งผลต่อพระบรมราโชบายในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวในการเสริมสร้างความเป็นอยู่ที่ดีให้เกิดแก่พสกนิกรของพระองค์ ด้วยทรงตระหนักว่า ในพื้นที่ส่วนต่าง ๆ ของสยามเป็นที่อยู่ของคนต่างเชื้อสายกัน การสร้างความเป็นเอกภาพของชาติด้วยการให้การศึกษา และคุณภาพชีวิตที่ทัดเทียมกันในแต่ละภูมิภาคจึงเป็นสิ่งจำเป็น กำแพงเพชรเป็นเมืองหนึ่งที่มีความสำคัญนับแต่อดีต ในฐานะประตูสู่พื้นที่ของหัวเมืองเหนือ อาทิ เชียงใหม่ เชียงราย น่าน แพร่ พะเยา ฯลฯ ซึ่งเป็นถิ่นที่อยู่ของกลุ่มชนเชื้อสายไทยวนลื้อ ลัวะ ไทยใหญ่ ฯลฯ การเสด็จประพาสต้นเมืองกำแพงเพชร ระหว่างวันที่ 18 - 27 สิงหาคม พ.ศ.2449 เพื่อทรงรับทราบถึงความเป็นไปของบ้านเมืองด้วยพระองค์เอง ทรงเยี่ยมเยียนราษฎร ทอดพระเนตรโบราณสถานในเมืองนครชุมและเมืองกำแพงเพชร นับเป็นเหตุการณ์สำคัญทางประวัติศาสตร์ของเมือง ซึ่งในครั้งนั้นเจ้าเมืองกำแพงเพชรได้ทูลเกล้าฯ ถวายพระแสงฝักทองคำซึ่งพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกพระราชทานแก่เจ้าเมืองกำแพงเพชรซึ่งเป็นต้นตระกูล แด่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว เมื่อวันที่ 26 สิงหาคม พ.ศ.2449 และทรงรับไว้ จากนั้นจึงพระราชทานกลับคืนเพื่อเป็นพระแสงราชศัสตราประจำเมืองกำแพงเพชร นับเป็นพระแสงราชศัสตราประจำเมืองเพียงแห่งเดียวที่มีฝักเป็นทองคำ 

         เมื่อคราวเสด็จประพาสต้นเมืองกำแพงเพชรทางชลมารค พระราชพาหนะในการเสด็จพระราชดำเนินไปครั้งนั้นตามลำน้ำปิงในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว คือ เรือหางแมงป่อง อันเป็นเรือพื้นถิ่นเหนือ นิยมใช้ในหมู่ชาวเชียงใหม่ ลักษณะเด่นของเรือชนิดนี้ คือ เป็นเรือขุดจากไม้สักทั้งต้น ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ประมาณ 4 - 8 เมตร ส่วนท้ายเรืองอนเชิดขึ้นคล้ายหางแมงป่อง เป็นเรือที่มีความแข็งแรง ทนทาน ลอยน้ำได้ดี ไม่บิดงอเมื่อปะทะเกาะแก่ง เนื่องจากลำน้ำปิงมีกระแสน้ำเชี่ยวและเกาะแก่งมาก

  ในสมัยแรกเรือหางแมงป่องนิยมใช้ในหมู่เจ้านายฝ่ายเหนือ ครั้นต่อมาได้มีการใช้เรือหางแมงป่องเป็นพาหนะขนส่งสินค้าระหว่างกรุงเทพฯ และเชียงใหม่ โดยใช้ระยะเวลาในการเดินทางประมาณ 6 - 9 เดือน  ต่อมาเมื่อการคมนาคมทางบกมีความก้าวหน้ามากขึ้น การสัญจรทางน้ำด้วยเรือหางแมงป่องจึงคลายความสำคัญและหายไปจากลำน้ำในที่สุด