Ә.Х.Марғұлан атындағы Археология институты аңызға айналған экспедицияларымен және дәуірлік ауқымды әрі күрделі іздестірілудің басталуымен аты шықты. Алғашқы қазақстандық экспедицияларды басқарған ғалымдар еліміздің ғылымында, институт және өздерін мойындатқан мамандар тағдырында жарқын ізін қалдырды. Белгілі ғалым Ә.Х.Марғұланның жетекшілігімен 1945 жылдан бастап Орталық Қазақстанда археологиялық экспедиция жұмыс істей бастады. Алғашқы зерттеулер Беғазы-дәндібай мәдениетін зерттеуден басталды. Экспедиция неолит және энолит дәуірінің тұрақтарын, андронов кезеңінің қорымдары мен қоныстарын және бегазы-дандыбай мәдениетін, б.э.д. 1 мың жылдықтардағы жерлеу орындарын, түркі дәуірінің қорымдарын, ортағасырдағы қалалар мен қоныстарды іздеп тауып, зерттеп зерделеді.
1957 жылы Сарыарқа жерінде Орталық Қазақстан археологиялық экспедициясының құрамындағы М.Қ.Қадырбаев басқарған отряды ерте көшпенділер дәуірінің ескерткіштерін зерттеуді бастады.Әсіресе, Тасмола қорымын зерттеу барысында табылған материалдар үлкен маңызға ие болды. Нәтижесінде, М.Қ.Қадырбаев ерте сақ дәуіріндегі Тасмола археологиялық мәдениетін тауып дәлелдеді.
1954 жылы К.А.Ақышевтың басқаруымен Іле археологиялық экспедициясы (кейін Жетісу) құрылды. Сол алғашқы жылы экспедиция сақ және үйсіндер дәуірінің шоғырланған алып қорған-қорымдарын тауып, соңынан тиянақты монографияның негізіне айналған, ғылымда Бесшатыр обасы деп аталған қорымнан бірегей керемет заттар табылды.
1957 жылы Кіші және Үлкен Қаратау жоталарындағы тас ғасыр дәуірінің ескерткіштерін зерттейтін отряды құрылып, оны Х.Алпысбаев басқарды. Ғалымдар шель-ашель мекен-жайын ашып, мустьер дәуірінің ескерткіштерінтапты. Алғашқы тас ғасыры археологиясының классикасы деп атауға болатын Арыстанды өзенінің оң жағынан табылған Ш.Уәлиханов атындағы палеолит қонысы. Төменгі палеолит ескерткіштері Шу өзенінің төменгі ағысынан табылды. Белгілі қазақстандық ғалым А.Г.Медоев Балқаштың солтүстік жағалауынан сібір палеолитінің тас құралдарын тапты. Қазақстандағы төменгі палеолиттің зерттелуінің маңызды бөлігі, стратиграфиялық контексте уақыты дәл анықталғанҚошқорған қонысы. Сонымен, Оңтүстік Қазақстанда төменгі палеолит дәуірі ескерткіштерінің болғаны анықталды.
Еуразия жазығындағы даланың қола дәуірі археологиясының айқындаушы болып табылған, Жезқазған металлургиялық орталығын зерттеу, оған қомақты қолдау көрсетіп, үлкен роль атқарған Қазақ КСР Ғылым Академиясының президенті Қ.И.Сатпаев еді.
Оңтүстік Қазақстан археологиялық экспедициясының (ОҚАЭ) нысандарының бірі Отырар жазығы. ОҚАЭ қорытынды жұмыстары Отырар жазығындағы, Қаратаудың солтүстік етегіндегі, Сырдария бойындағы көптеген қалалар мен қоныстарды зерттеу, картаға түсіру және жылнамаға бөлу еді. Бұл жазықты оның гидротехникалық құрылымдарын жоспарлы әрі нақты зерттеу жүйесін К.А.Ақышевтің басқаруындағы Отырар археологиялық экспедициясы жүргізді. 40 жыл ішінде Отырар, Құйрықтөбе, Көкмардан, Алтынтөбе т.б. қалалар зерттелді. (жетекші, академик Байпақов К.М.).
Қазақстанның ерте көшпелілер археологиясы үшін емес, сонымен қатар Еуразия даласының көп бөлігіндегі номадтар мәдениетін зерттеуде, К.А.Ақышев пен Б.Нұрмұханбетовтың ашқан, әрі тоналмаған Есік обасындығы қабірдің маңызы зор, кейіннен бұл табылған заттар Егемен Қазақстанның мемлекеттік рәміздерін жасауға пайдаланылды. Ертедегі көшпенділердің биік деңгейдегі дамуының дәлелі, 1988 жылы Алматы облысы Кеген ауданы Жалаулы елді мекенінен кездейсоқ табылған, зергерлік өнердің керемет туындылары.
Қазақстанның егемендігінің алғашқы жылдары жаңа мемлекеттің территориясында археологтар өз жұмыстарын жалғастырды: 1992 жылдан Ресей мен Қазақстан территориясында «Ерте адамның палеоэкологиясы және Евразия құрылығының алғашқы игерілуі» атты бағдарлама бойынша Қазақстан-Ресей экспедициясы өз жұмысын бастады. 1995-2000 жылдары Х.Ясауи атындағы халықаралық қазақ-түрік университеті және әль-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университетінің бірлескен экспедициясы «Қазақстанның палеолит арид зонасы: дәуірге бөлу және жылнама» атты жобасын жүзеге асырып, Орталық Азия территориясындағы плейстоцендағы ежелгі адамдардың қоныстану үдерісін сипаттау және алынған деректердің нәтижесінде, палеолиттің ерте,орта және соңғы кезеңіне жататын қоныстар ашылды.
1993 жылы Археология институтының, «Казреставрацияжобалау» институтының, Францияның Ұлттық ғылыми зерттеу орталығының мамандарының қатысуымен Қазақстандағы тастағы суреттерді зерттейтін Қазақ-Француз экспедициясы өз жұмысын бастады. Экспедицияның негізгі мақсаты Қазақстандағы петроглиф корпусының материалдарын дайындау.
1997-1999 жылдары Орталық Азиядағы француз археологиялық миссиясының және Италияның Лигабу ғылыми-зерттеу орталығының мамандарының қатысуымен Щығыс Қазақстанда халықаралық экспедиция жұмыс істеді. Экспедицияның негізгі мақсаты Қазақ Алтайының ежелгі көшпенділер ескерткішін зерттеу, нәтижесіндетоң астынан көшпенділер ақ сүйегінің қорымы (Берел) табылып, ежелгі сақ дәуірінің обалары зертелді (Майемер) (жетекші, т.ғ.д. Самашев З.С.).
Едәуір нәтижелерге жеткен, Талғар өңіріндегі сақтардан ортағасырларға дейінгі дәуірдегі қоныстардың урбанизациялау эволюциясы үдерістерін ашу мақсатына жеткен қазақ-америка экспедициясы болды.
Соңғы жылдары жұмыс істеген ең ірі экспедициялар Қазақстанның бүкіл территориясын қамтыды: Жетісу археологиялық кешенді экспедициясы (К.А.Ақышев), Оңтүстік Қазақстан археологиялық кешенді экспедициясы (К.М.Байпақов), Орталық Қазақстан археологиялық экспедициясы (Ж.Қ.Құрманқұлов), Қазақстан жаңа құрылысындағы археологиялық экспедиция (Л.Б.Ерзакович), Батыс Қазақстан археологиялық экспедициясы (З.С.Самашев), Солтүстік Қазақстан археологиялық экспедициясы (М.К.Хабдулина), Шығыс Қазақстан археологиялық экспедициясы (З.С.Самашев), Түркістан археологиялық экспедициясы (Е.А.Смағұлов), Сарыарқа археологиялық экспедициясы (А.З.Бейсенов), Қазақстанның археологиялық ескерткіштер жинағы (В.А.Грошев), Мерке археологиялық экспедициясы (А.М.Досымбаева),Алматы жаңа құрылыс экспедициясы (Б.Нұрмұханбетов). 1990 жылдардағы бұл экспедициялар жұмысы 115 археологиялық ескерткіштерді қамтыды.
Қазіргі кезде Институттың төмендегі экспедициялары далалық археологиялық зерттеулер жүргізуде: