La collocazione attuale vede il pianterreno occupato dalla parte archeologica che testimonia la lunga storia della Valbelluna dal Paleolitico medio al medioevo. Il Lapidario con interessanti monumenti e iscrizioni che documentano la storia di Belluno in età romana è detenuto nell’androne d’ingresso dell’Auditorium sempre in piazza Duomo. Al primo e secondo piano, si articola la pinacoteca con dipinti databili dal secolo XIV al XIX che provengono, anche se non esclusivamente, dall'area veneta. Tra essi alcune tra le più spettacolari opere eseguiti dal pittore Sebastiano Ricci per la ricca residenza in città della famiglia Fulcis.
Altre sale sono dedicate alla scultura lignea, arte che proprio nel bellunese Andrea Brustolon trovò uno tra i suoi migliori interpreti, alla collezione di placchette e piccoli bronzi, ai dipinti ex voto e ad affascinanti e inusuali collezioni di arti decorative tra cui si segnalano, per completezza e ricchezza, quella dei gioielli bellunesi e quella delle porcellane.