Fu l'archeologo Giuseppe Fiorelli a individuare nella Certosa il complesso adatto per il museo della storia cittadina, inaugurato nel 1900. Lavori di restauro e riallestimento sono stati operati a seguito del sisma del 1980 e altri più recentemente. Nella foresteria della Certosa, la sezione della pittura napoletana dell'Ottocento è stata allestita volgendo l'attenzione alla documentazione delle vicende storiche di Napoli e del Mezzogiorno e vanta opere di Domenico Morelli, Giacinto Gigante, Francesco Paolo Michetti e Antonio Mancini. La sezione presepiale, frutto di una tradizione che ha pochi confronti in Italia, costituisce la più importante e famosa del genere. La compongono figure di pastori dei più celebri plastificatori napoletani del Settecento e due eccezionali insiemi: le statue lignee del presepe quattrocentesco di S. Giovanni a Carbonara, di Pietro e Giovanni Alamanno, e il presepe Cuclnlello, cosiddetto dal donatore, che annovera, in una scenografica grotta, 180 pastori e ben 309 finimenti. A questa si accompagna la sezione allestita nelle sale del Quarto del Priore (volte affrescate da Micco Spadaro), l'appartamento della guida spirituale della comunità certosina, dove sono state riunite alcune sculture (fra le altre il sepolcro di Carlo Gesualdo, di Girolamo Santacroce, e la Madonna con Bambino e San Giovannino, di Pietro Bernini) e l'antica quadreria dei Certosini, con opere di Battistello, Ribera, Stanzione, Francesco Guarino, Andrea Vaccaro. La sezione detta Immagini e memorie della città che, a partire dalla celebre Tavola Strozzi, raffigurante il ritorno della flotta aragonese nella Napoli del XV secolo, passando per le rappresentazioni cartografiche prodotte dal '500 all'800, e attraverso ritratti, dipinti, disegni, stampe, raffiguranti episodi storici, vedute, feste e altri avvenimenti, ci fornisce un'ampia visione della storia e della vita napoletane. La Collezione delle arti decorative espone preziosi oggetti pertinenti alle raccolte storiche del museo e frutto di varie donazioni: una raffinata scelta di boiseries, porcellane (con pezzi dalla fabbrica di Capodimonte), "biscuits", maioliche (in parte di Castelli) oltre che terraglie, vetri veneziani ed europei, coralli, bronzi, smalti e ricami. Nella sezione teatrale sono cospicui i ricordi legati alle rappresentazioni dei secoli XVIII e XIX e ai loro principali protagonisti (Petito, Cammarano, Scarpetta, Viviani, il San Carlino), oltre a progetti e scenografie legati alla storia del Teatro S. Carlo. Inaugurate da pochi anni il restauro dell'antica Spezieria (la volta affrescata da Paolo De Matteis raffigura San Bruno che intercede presso la Vergine per l'umanità intera), famosa per le cure mediche. Nel 2008 è stata riaperta, dopo una chiusura trentennale, la Sezione navale, la cui collezione, ceduta in gran parte dalla Real Marina, rappresenta un prezioso documento relativo alla flotta della Marina borbonica e post-unitaria. Il nuovo allestimento, che mette in particolare risalto tre grandi imbarcazioni, la Lancia a ventiquattro remi, il Caicco turco e la Lancia di Umberto I, presenta una selezione di modelli navali che ripercorrono lo sviluppo storico e l'evoluzione tecnica dell'"Armata di mare", con particolare attenzione al passaggio dalla vela al vapore, fino alle corazzate. Delle raccolte museali fanno parte, tra le altre, la sezione Orilia (porcellane, maioliche, arredi e oggetti d'arte dal '500 al '700) e quella di sculture, stemmi ed epigrafi (secoli XIV-XVIII). Il Museo dell'Opera completa la visita del complesso ripercorrendone la storia ed evocando le personalità che vi hanno contribuito.