Холм Двин и его окрестности были заселены с III тысячелетия до н. Э. В 1958 г. текущими раскопками под культурными слоями цитадели IX – XIII веков было обнаружено поселение эпохи поздней бронзы и раннего железа.
Раскопками открыты ремесленные мастерские и культовые строения, относящиеся к началу I тысячелетия до н. э., металлолитейная мастерская и 4 капища. Последние являлись обширными помещениями с каменным полом и глинобитными стенами. Плоские кровли опирались на деревянные столбы.
В первой половине VIII в. до н. э., вследствие военных походов царя Аргишти I, погибли Двин и многочисленные поселения Араратской долины.
В экспозиции представлены:
— уникальное собрание археологических находок из Двина,
— глиняные стенки алтарей из интерьеров капищ, сооруженных в традициях жилой доурартской архитектуры, с удивительно сложными рельефными композициями и следами «вечного» огня,
— огромные, культовые, чернолощеные карасы, глиняные сосуды,
— каменные фаллосы, символизирующие плодородие.