Il museo custodisce reperti rinvenuti fino al XIX secolo: iscrizioni, frammenti, statue e marmi di epoca romana e alto medievale. Di particolare interesse, l'Arpocrate, statuetta bronzea di carattere egiziano e di rarissima iconografia; un sarcofago romano con scene di baccanale e l'iscrizione di Gneo Satrio Rufo relativa a opere realizzate a Gubbio al tempo di Augusto. Nell'ex sagrestia del palazzo è collocata una raccolta numismatica con esemplari della zecca di Gubbio dal periodo umbro al XVIII secolo. Nelle sale con accesso da via Gattapone sono custoditi i ritrovamenti più recenti nel territorio (è in progetto l'unificazione con le altre sezioni del palazzo).<br>Nell'ex cappella del palazzo sono custodite le famose Tavole eugubine, trovate nel 1444 nei dintorni di Scheggia da un certo Paolo di Gregorio che nel 1456 le cedette al Comune in cambio di un diritto di pascolo. Si tratta di sette lastre di bronzo di diversa grandezza scritte parte in alfabeto umbro di derivazione etrusca (II secolo a.C.), parte in latino (fine II-inizi I secolo) riguardanti temi legati ai culti, all'ordinamento, alle cerimonie religiose della comunità iguvina e della confraternita degli Atiedii.<br>Il piano superiore, preceduto dalla sala della Loggetta dove sono esposte ceramiche di fattura eugubina dal XVI al XIX secolo (da notare due piatti di mastro Giorgio Andreoli, il maggiore ceramista eugubino scopritore del «riverbero»), è organizzato a Pinacoteca.<br>Allestita secondo un criterio cronologico, illustra la cultura artistica locale dal medioevo al barocco. Nelle cinque sale si possono ammirare un Crocifisso, opera del Maestro della Croce di Gubbio; un gonfalone della Confraternita della Misericordia, opera migliore di Sinibaldo Ibi; opere di Felice Damiani, Benedetto e Virgilio Nucci, Rutilio Manetti, Simon Vouet.<br>Pregevoli l'arredo, il camino cinquecentesco con alari (sala II) e la coeva fonte murale in pietra (il palazzo era servito dall'acquedotto).