Bảo tàng đã sưu tập được nhiều hiện vật tiêu biểu như sưu tập rìu đá, đồ trang sức bằng đá thuộc văn hóa Xóm Cồn (cách ngày nay khoảng 3.500 năm); trống đồng Nha Trang (niên đại cách đây 2.000 năm); điêu khắc đá Chăm pa (thế kỷ 9 đến thế kỷ 14); tiền cổ (từ thế kỷ 9 đến thế kỷ 18); đồ gốm thương mại (từ thế kỷ 9 đến thế kỷ 18); sưu tập vũ khí trong thời kỳ chống thực dân Pháp và đế quốc Mỹ…

Hệ thống trưng bày đang giới thiệu các chuyên đề: các văn hóa cổ ở Khánh Hòa; truyền thống đấu tranh cách mạng của Đảng bộ và nhân dân Khánh Hòa, giai đoạn 1930-2002; thân thế và sự nghiệp cách mạng của Chủ tịch Hồ Chí Minh (1890-1969); chuyên đề các Bà mẹ Việt Nam anh hùng tỉnh Khánh Hòa.