Bảo tàng tỉnh Nam Định đang lưu giữ và phát huy giá trị của gần 20.000 tài liệu, hiện vật phản ánh một cách sinh động và tương đối toàn diện về lịch sử tự nhiên và lịch sử xã hội của tỉnh Nam Định. Phần trưng bày nội thất của Bảo tàng giúp người xem hiểu biết về các giai đoạn lịch sử của mảnh đất Nam Định từ thời Tiền sơ sử, văn hóa Đông Sơn, thời kỳ Bắc thuộc đến các triều đại Phong kiến Việt Nam như: Lý, Trần, Lê sơ - Mạc, Hậu Lê, Nguyễn - Pháp thuộc và thời kỳ cách mạng kháng chiến chống thực dân Pháp, đế quốc Mỹ. Trong đó mỗi giai đoạn lịch sử đều có những sưu tập hiện vật quý hiếm như: sưu tập điêu khắc đá tháp Chương Sơn, sưu tập đất nung thời Lý, sưu tập đồ dùng sinh hoạt và vật liệu kiến trúc thời Trần, sưu tập đồ gốm tôn giáo thời Lê - Mạc, sưu tập điêu khắc gỗ và đồ đồng thời Hậu Lê, sưu tập hình ảnh, hiện vật về Trường thi Hương triều Nguyễn và Thành Nam xưa…
Phần ngoại thất của Bảo tàng trưng bày các tác phẩm nghệ thuật, tôn giáo và điêu khắc đá có niên đại từ thế kỷ XIII - XX; các loại hình hiện vật của nhiều giai đoạn lịch sử được thám sát, khai quật tại các di tích, di chỉ khảo cổ trên địa bàn của tỉnh; nhóm vũ khí, khí tài tham gia chiến đấu bảo vệ bầu trời Hà Nam Ninh trong thời kỳ kháng chiến chống Mỹ.
Ngoài ra còn có phần trưng bày về Thành Nam xưa trong không gian Cột cờ Nam Định, nơi tưởng niệm Công chúa Giám thương Nguyễn Thị Trinh, liệt nữ anh hùng đã cùng cha chiến đấu bảo vệ kỳ đài và kho lương Thành Nam trong thời kỳ chống Pháp thế kỷ XIX.