探索館猶如史前館的館中館，空間機能包含服務臺、多功能教室、創意工坊、親子休息暨遊戲區、「史前探索遊戲區」及「同理心：移動的故事」展示區。規劃透過遊戲與故事兩大核心，引發親子觀眾探索史前文化的好奇心，以及對原住民歷史議題的同理心。
同理心：移動的故事展區
該區為探索館的展示核心，藉由三位孩子的生命故事，來認識重要的人權議題，包括被迫離開土地、同化教育及移工的處境，以及帶出當今重要的社會議題─悲傷的歷史。本區的策畫理念，不是呈現知識，而是說故事，透過故事刻劃普世情感與經驗，引發觀眾的感知與同理，進而彼此理解、相互尊重。
● 每週二至週日 │ 全齡 │ 購票入場（依本館門票規定）
史前探索遊戲區（2樓）
該區以史前文化為主題，著重於遊戲設計，主要單元分為「巨石區」（巨石森林）、「玉器區」（石頭變身、寶物大逃脫）、「陶器區」（陶紋之謎）、「動物區」（害羞的史前豬）與精神性地景「戶外地景區」（遠眺都蘭山）。
每個主題與遊戲結合，而每種遊戲或互動展示都有其教育意義。
探索遊戲區開放場次
簡介及使用須知
本區入場需配合脫鞋著襪，未著襪者不予入場
● 每週六、日 │ 適合3-12歲學童與親子
採當日開放時段內自由入場（展區人流數以60人為佳）
/上午場/ 09:30-11:30
/ 下午場/ 14:00-16:00
● 週二至週五 │ 親子及學校團體 │ 限20人以上
採網路預約及電話預約（089-381166轉592、523）
● 寒、暑假及國定假日連假 │ 適合3-12歲學童與親子
採當日開放時段內自由入場（展區人流數以60人為佳）
/上午場/ 09:30-11:30
/ 下午場/ 14:00-16:00