Le collezioni, dislocate in ventritrè sale su tre piani, comprendono una sezione geologica, mineralogica, paleontologica e una archeologica. Nella prima è conservata una raccolta di minerali relativi alla formazione del Vulcano laziale, nella seconda testimonianze del Paleolitico, dell'età del Bronzo medio come quelle provenienti da un villaggio palafitticolo sommerso nelle acque del lago Albano e della civiltà laziale, con importanti reperti riferibili tra l'altro al primo nucleo abitativo di Alba Longa. Per l'età arcaica risulta di grande interesse, tra l'altro, la testina fittile policroma di un guerriero latino (V secolo a.C.). Del periodo romano e paleocristiano sono esposti reperti provenienti dal circuito monumentale cittadino (grandi cisterne, ancora funzionanti, porta pretoria, anfiteatro, grandi terme, piccole terme, catacombe, sepolcro detto degli Orazi e Curiazi, villa imperiale.