Lasciata la Sala VIII si accede ad un ampio spazio diviso tra l’esposizione dei reperti protostorici nuragici e quelli di età storica dalla fase fenicia a quella romana. Ai piedi della scala che porta alla Sala Nuragica (IX) spiccano il calco di uno dei betili femminili della tomba di giganti di Tamuli (Macomer, NU) e due singolari sculture in calcare in forma di betili con sommità antropomorfa con testa di guerrieri con elmo, forse di età nuragica, dalle località Tresnuraghes di Ossi e S. Giovanni di Viddalba.
Nella Sala Nuragica sono esposti all'incirca un migliaio di reperti, ritrovati per la maggior parte nel corso di campagne di scavo archeologico in nuraghi, strutture cultuali (templi a pozzo e fonti sacre) e in un'altra trentina di siti non meglio caratterizzati dal punto di vista monumentale.
Terminata la scala due plastici, insieme ai pannelli didattici sulle pareti, forniscono un’idea delle tipologie dei nuraghi: il plastico del Nuraghe monotorre Molafà, Sassari, è apribile per consentire di apprezzare l'interno della camera e le caratteristiche della costruzione; accanto è collocato il maggiore tra i plastici del Museo rappresentante il più grande dei nuraghi complessi l’Arrubiu di Orroli.
Nelle vetrine 23 e 24 i reperti provenienti da alcuni nuraghi mostrano parte della tipologia della ceramica nuragica insieme a manufatti metallici. Spiccano i braccialetti, i pugnali e gli spilloni insieme alle statuine di guerriero e di un toro dal Pizzinnu di Posada, NU (vetrina 23) ovvero i frammenti di lingotti di rame di tipo oxhide (di tipo Egeo), le daghe e gli scalpelli di bronzo dal Nuraghe Nastasi di Tertenia (vetrina 24). Si osservino poi un grande tegame decorato a pettine dal Nuraghe Chessedu di Uri e gli alari a ferro di cavallo dal Don Michele di Ploaghe (vetrina 24). In una teca accanto alla vetrina 23 è esposta una sezione del focolare centrale dello Nuraghe Pizzinnu.
Tra le vetrine 24 e 25 si trova un grande ziro (giara) nuragico con anse ad X, per la conservazione di derrate, riparato in antico con grappe di piombo, dalla località Lazzaretto di Alghero; altri due esemplari simili sono collocati in altri punti della sala.
In questa prima parte della sala sono collocati altri tre plastici, rappresentanti il Nuraghe “a corridoio” Fronte Mola di Thiesi, e - affrontati - il pozzo sacro del Predio Canopoli di Perfugas, SS e la fonte sacra di Su Tempiesu di Orune, NU.
Le vetrine 25, 26 e 27 sono dedicate a due grandi nuraghi complessi con villaggio, il Santu Antine di Torralba ed il Palmavera di Alghero. Nella vetrina 25 interamente dedicata al Santu Antine si osservano frammenti ceramici decorati a pettine o con motivi geometrici (es. cerchielli), una serie di pugnaletti di bronzo, un paio di pinzette, una punta di freccia di bronzo ed una fibula, di un tipo caratteristico nella Penisola italica, due esemplari frammentari di ascia, alcune panelle (lingotti di rame piano-convessi) la celebre pintadera (timbro in ceramica) ed un gruppo di lisciatoi di ceramica e di steatite uno dei quali ha una presa a forma di monumento quadrilobato, probabilmente un nuraghe.
Nelle vetrine 26 e 27 tra i reperti dal Nuraghe con villaggio di Palmavera di Alghero spiccano i vasi fornello ed altri sostegni di diverse fogge, le olle con anse a gomito rovescio ed i vasi a collo distinto, un modellino di torre nuragica in calcare, bracciali decorati di bronzo e grani d'ambra trovati nella Capanna delle Riunioni. Nella vetrina 27 sono esposti inoltre i materiali rinvenuti dallo Spano nel nuraghe Piscu di Suelli (CA), un eccezionale piccone bronzeo dalla regione Crescioleddu di Olmedo, una brocchetta askoide finemente decorata ed una barchetta bronzea da Monte Cao (Sorso).
La successiva vetrina 28 contiene reperti da monumenti di Arzachena (OT): ceramiche dal tempietto di Malchittu, da Punta Candela, dal Nuraghe La Prisciona tra cui due brocche askoidi, una delle quali riparata in antico con grappe di piombo. Del Nuraghe Albucciu, oltre a vari recipienti e reperti di bronzo, sono esposti un pugnaletto ad elsa gammata, un frammento di situla orientalizzante, un bronzetto di offerente ammantato e il "ripostiglio" contenente fra l'altro frammenti di lingotti di rame oxhide e di spade votive entro un'olletta con ciotola-coperchio seppellita nel pavimento del terrazzo.
Fra le vetrine 26 e 28 è visibile un bacino circolare su piede dal Nuraghe Su Monte di Tergu (SS); su un basso ripiano tra le vetrine 27 e la 30 sono esposti un grande tegame, un concio a T dal Nuraghe S. Michele di Ossi ed altri reperti litici di provenienza varia.
La vetrina 29 e la bacheca a fianco raccolgono bronzi d'uso e reperti da ripostigli: parte del ripostiglio del villaggio presso il nuraghe Flumenelongu di Alghero, il complesso di bronzi dal Nuraghe Su Cobelciu di Chiaramonti ed il ripostiglio di S'Adde 'e S'Ulumu di Usini, con fibule, collane, un pugnaletto ed un frammento di bronzetto. Notevoli anche i reperti dal villaggio nuragico di Sa Mandra 'e Sa Giua di Ossi: un fondo di fusione, frammenti di lingotti oxhide, 16 asce a margini rialzati, una scelta di strumenti da falegname ed un bronzetto di notabile. Seguono una piccola e raffinata situla bronzea ed un paio di molle da fuoco da Badde Ulumu-Sassari e tre panelle di piombo dal Nuraghe Arrubiu di Orroli.
Sala Nuragica (IX)
Anche la vetrina 30 è dedicata alla metallurgia: vi sono esposte armi e bronzi d'uso di produzione nuragica come i pugnaletti ad elsa gammata, le falci, le seghe; altre sono invece forme d’importazione antica dall'Italia Centrale e dall'Etruria Villanoviana, come la spada ad antenne di Ploaghe, i rasoi, l'ascia ad alette. Sono esposte inoltre le matrici di fusione di steatite monovalve e bivalve da Irgoli e da Monte Ruju di Ittireddu; il complesso di bronzi trovato nel pozzo sacro del Camposanto di Olmedo, comprendente daghe votive, il celebre modellino di nuraghe quadrilobato, una figura di muflone e due importantissimi bronzetti l'uno di fattura orientale e l'altro, più tardo, di produzione greca arcaica.
La vetrina 31 è dedicata esclusivamente ai famosi “bronzetti” nuragici provenienti da varie località. La raccolta comprende la rappresentazione di figure umane, animali ed oggetti. Tra i personaggi spiccano il cosiddetto Re pastore che offre un ariete, reperto al momento unico, dal pozzo sacro di Serra Niedda di Sorso, le immagini dei guerrieri, le donne con gli ampi mantelli e la figura di offerente con focaccia. Tra gli animali primeggia il toro dal pozzo sacro del Predio Canopoli di Perfugas. Tra le rappresentazioni di oggetti si impongono all’attenzione le navicelle votive come la barchetta detta del Re Sole, quella con animali sul bordo da Meana Sardo e quella con protome taurina da Scala de Boes di Ardara; degna d’attenzione è anche la riproduzione miniaturistica di uno sgabello che trova totale concordanza con l’esemplare di pietra a grandezza naturale, collocato nel "terrazzo" di fronte alla vetrina. In quest’ultimo spazio è stato ricomposto, infatti, il gruppo scoperto al centro della Capanna delle Riunioni del villaggio di Palmavera di Alghero, consistente in un basamento circolare sul quale si erge un grande modello di torre nuragica con la rappresentazione in rilievo delle mensole che sorreggono il terrazzo sporgente; accanto è esposto il seggio di arenaria che riproduce uno sgabello di legno accuratamente lavorato - del tutto simile alla citata riproduzione miniaturistica in bronzo della vetrina 31 - con decorazione a spina di pesce.
Nella vetrina 32 risalta il cosiddetto “trofeo” da Sos Cunzados di Padria, consistente in tre lunghe spade votive con la punta in alto e sulla sommità di quella centrale una composizione con due porticine (una è mancante) e due protomi cervine, decorata da pendagli e sormontata da un pugnale, sempre con la punta in alto: si tratta verosimilmente di una “magia della caccia”.
Nelle vetrine 33 e 34 sono esposti reperti pertinenti alle fasi finali della Civiltà Nuragica, nel momento in cui essa ne incontra altre provenienti dal Mediterraneo Orientale. Dal nuraghe Su Igante di Uri provengono due scodelloni e una spiana con quattro piedi ed una coppa di bronzo composta in antico con parti di quattro recipienti e decorata con due attacchi d’ansa d'argento a forma di palmetta. Dal Nuraghe Ruju di Buddusò viene invece la splendida brocca askoide di bronzo anch’essa con attacco con palmetta. Insieme a vasi di rozzo impasto dal pozzo sacro di Su Monzu di Ozieri e a brocche dal pozzo di Bonassai di Olmedo sono esposti gli importanti frammenti di ceramica fenicia, greco-euboica e protocorinzia dal villaggio nuragico di S. Imbenia (Alghero), dove è stata riconosciuta la presenza, in antico, di un emporio fenicio. Infine, nella vetrina 34, i vasi dai nuraghi Su Igante e Sa Iddazza di Uri testimoniano uno scadimento del gusto a favore di forme e decorazioni derivanti dall’imitazione di reperti allogeni.