A népvándorlás kori gyűjtemény – a történeti korszak időtartamának megfelelően – a múzeum legkisebb gyűjteményi egysége: 1771 leltári tételen 2667 db. tárgy tartozik hozzá. A Vas megye és Szombathely területén feltárt, V – IX. századi temetők és települések leletanyagát foglalja magába. Kiemelkedő egységei a lukácsházi és vasasszonyfai avar temetők anyagai, a 2013.-ban feltárt szelestei VI. századi germán temető leletei, valamint egy bronztöredék Rábapatyról, amely feltehetően egy hun áldozati üst maradványa. A gyűjtemény részét képezik Lipp Vilmos keszthelyi ásatásából származó anyagok is.
A gyűjtemény létrehozása dr. Kiss Gábor nevéhez fűződik, aki 1985-től fogva szisztematikusan külön kezelte a népvándorlás kori leletanyagot, illetve elkülönítette a korábban múzeumba került, más korszak leleteivel együtt beleltározott tárgyakat is. A gyűjtemény kezelője Sánta Barbara.