中国古代陶瓷为上海博物馆的收藏特色之一，二楼1300平方米的中国古代陶瓷馆（原中国陶瓷器陈列室）展出陶瓷精品500余件。其中有新石器时代的彩陶和灰陶、商周及春秋战国时代的原始青瓷、东汉时代的成熟的青瓷，还有人们熟知的唐三彩。宋、金、辽时代，各地窑场林立、青釉、白釉、黑釉和彩绘瓷竞相争艳，出现了百花齐放的局面。元、明、清三代，景德镇成为中国瓷业的中心，所烧制的釉下彩、釉上彩和颜色釉瓷器更是精美绝伦。此外还有古代瓷器制作作坊和窑炉的模拟陈列。