La antigua gran mezquita de Sofía alberga los inestimables fondos del Museo Arqueológico, compuestos entre otras piezas por lápidas, epitafios, bajorrelieves y un excepcional conjunto de piedras votivas tracias (ss. II-III). A uno y otro lado de la puerta de entrada a la sala del Medioevo pueden verse pinturas murales procedentes de la iglesia de San Nicolás de Melnik. Con todo, la estrella del museo no deja de ser el tesoro tracio de Valchitran (ss. XV-XII a.C.), formado por piezas de vajilla de oro macizo.