Dislocata su quattro piani, la raccolta di palazzo Massimo comprende reperti dall'età repubblicana al tardo Impero, con un dichiarato intento didattico, confermato dalla presenza di numerosi pannelli esplicativi. Sono esposti ritratti di personaggi storici (statua di Augusto pontefice massimo), sculture che decoravano ville e residenze imperiali (Fanciulla di Anzio), statue inerenti alla cultura fisica (Discobolo Lancellotti), sarcofagi, affreschi staccati dalla villa di Livia e dalla villa della Farnesina. Nel piano interrato è custodita un'ampia collezione di monete e una raccolta di gemme e gioielli. Una sala aperta di recente espone i mosaici di Castel di Guido. Il museo organizza anche mostre temporanee. Dal 2005 sono esposti anche un volto d'avorio e il celebre bronzo del Pugile.