A Zeusz-oltár részlete Fotó: KT
A múzeum kétségtelenül legnagyobb vonzerőt kiváltó, névadó együttese a „Pergamoni Zeusz (Athéné) oltár” feltárt leletanyaga, részben rekonstrukciós felállítással, részben a csarnok („Telephos-Saal”) körítőfalain felsorakozó reliefszalagokkal. A pergamoni királyság fénykorában, i. e. 180–159 között II. Eumenész uralkodása alatt Zeusznak és a városvédő Athénének hálaként létesítették, a Pergamont és szomszédos part menti városokat fenyegető galaták (kelták) ellen nyújtott isteni támogatásért. Feltárása a pergamoni vár ásatásai során, 1878/86 között - több kampányban - történt, Carl Humann német mérnök irányításával. A várhegy oldalában elkülönülten, csodálatos szép környezetben álló szentély helyén ma csak az alapjai lelhetők fel, a felépítmény ide került. A kiállítási csarnokban a 36,44×34,20 méter alapú szentélyből csak annak a szabad lépcsősort is körülvevő nyugati oldala, s ennek két szélső szárnya lett felállítva, az ide tartozó reliefsorokkal. A feltárt, s a szentély legfőbb további művészi értékét képviselő (2,30 méter magas) reliefszalagokat (szakaszokat) a terem körítőfalaira erősítve mutatják be. Témájuk mitologikus, az istenek és gigászok (félistenek) harcát ábrázolják. A felvezető szabadlépcső előtti fő reliefsor Telephosz (Pergamon alapítójának) legendáját ábrázolja.
A terem középrészén, a padlózatban helyezték el II. Attalosz várbeli palotájának (Héphaiszteion) mozaikpadozatát (kőmozaik, i. e. 150 körül).
Az oltáregyüttest befogadó terem bejáratát a II. Eumenész által építtetett Athéné-szentély kétszintes (dór/jón portikuszából alakították ki (i. e. 2. század második fele).
A görög-jón szobrászatot és kisművészeti alkotásokat befogadó termek kiállított művészeti tárgyaiból teljes keresztmetszetében kirajzolódik az antik görög-hellén kultúra és művészet fejlődése, a környező térségekből érkező hatások (Kis-Ázsia, Egyiptom) be- és ráépülése anyag-, tematika- és stílus tekintetében. (Nőszobor gránátalmával – az archaikus mosolyú „Berlini Istennő” Dél-Attikáról, i. e. 575 körül stb).
Az antik római művészet görög kultúrára lapolódása, majd önálló kibontakozása, az első császárok korának mintegy két évszázadra jellemző másolatkészítéstől (Platón mellszobra) a tipikusan római művészeti alkotások megjelenéséig (Caracalla mellszobra i. sz. 211 körül, Kentaurmozaik Tivoliból, i. sz. 2. század) és birodalom szerte észlelhető elterjedéséig (Thészeusz-Minótaurosz bronz szoborcsoport Aphrodisziaszból, késő 1. század) a tárgyi emlékekkel gazdagon megtöltött kiállítótermekben tanulmányozhat