Muziejaus rinkiniuose šiuo metu yra saugoma 132 419 eksponatų. Chronologiškai jie apima laikotarpį nuo akmens amžiaus iki mūsų dienų. Pagrindiniai skyriai, pagal kuriuos skirstomi eksponatai yra šie: archeologijos, istorijos, etnografijos ir šiuolaikinis. Archeologijos rinkinys – gausiausias ir kasmet pasipildantis. Čia saugomi ypač vertingi priešistorės paveldo objektų – Bandužių, Baitų, Slengių, Vidgirių kapinynų, Žardės geležies amžiaus gyvenvietės, Klaipėdos pilies – radiniai. Istorijos skyriaus rinkinį sudaro spaudos, dokumentikos, ikonografijos, kartografijos bei numizmatikos eksponatai. Didelę istorinę vertę turi fotografijų, negatyvų ir atvirukų kolekcija. Muziejus yra sukaupęs virš 12 600 fotografijų, kurios apima laikotarpį nuo XIX a. pab. iki šių dienų, virš 800 atvirukų. Daugiau kaip 9 400 eksponatų siekiančiame spaudos rinkinyje randama retų knygų ir periodikos leidinių, tarp jų – M. L. Rėzos 1816 m. Karaliaučiuje išleista Biblija. Dokumentų kolekciją sudaro ~12 000 eksponatų. Dominuoja XIX a. pab. – XX a. pr. medžiaga. Kartografijos rinkinyje yra Ptolemėjaus, K. Hennenbergerio ir kt. žymių kartografų sudarytų žemėlapių. Numizmatikos kolekcijoje saugomos ~1 338 monetos ir 819 banknotų. Sukaupta virš 11 000 etnografinių eksponatų. Tai namų apyvokos reikmenys, darbo įrankiai, medinės skulptūros, baldai, audiniai, kalvystės dirbiniai (kryžiai, jų detalės, architektūrinė ornamentika ir kt.). Nedidelė, bet vertinga muziejaus paveikslų kolekcija. K. Eulensteino, C. Knaufo, A. Teichmanno, A. Savicko, G. Bagdonavičiaus paveiksluose užfiksuoti Klaipėdos ir Mažosios Lietuvos vaizdai. Muziejaus rinkinius papildo privačių asmenų padovanotos muziejinės vertybės. Didžiausias yra A. Vorbecko fondas, kuriame sukaupta ~2 000 dokumentų, nuotraukų, pašto ženklų, laiškų ir kt. eksponatų, svarbių XIX a. pab. – XX a. pr. Klaipėdos miesto bei krašto istorijai. D. Varkalio fonde saugoma tematiškai labai įvairi Mažosios Lietuvos istorinį paveldą atskleidžianti medžiaga: dokumentai, fotografijos iš Lietuvos pokario gyvenimo ir rezistencinio judėjimo laikotarpio. Muziejuje depozito teisėmis perduoto architektūros istoriko dr. J. Tatorio rinkinyje saugomi Klaipėdos architektūros istorijai svarbūs dokumentai, jo paties lietos akvarelės. Tekstilės ir gintaro dirbinių kolekcija papildyta tautodailininkų J. ir V. Mickevičių dovanotais gintaro ir metalo suvenyrais bei papuošalais, taip pat jų austais rankšluosčiais, juostomis. Jau kelinti metai fotografijų ir atvirukų rinkinį papildo M. Kulčinskajos dovanoti eksponatai. Yra gauta fotokorespondento A. Stubros nuotraukų kolekcija, kurią sudaro ~1 200 nuotraukų. Jose užfiksuoti vaizdai iš Atgimimo laikotarpio.