Τα ιστορικής αξίας ποικιλόμορφα εκθέματα του μουσείου εντυπωσιάζουν μικρούς και μεγάλους, όπως και τον ίδιο τον Πρόεδρο της Δημοκρατίας και τις αρχές της Κρήτης που ξεναγήθηκαν από τον Ν. Σταμπολίδη.

Στο μουσείο που είναι πλήρως ενταγμένο στο φυσικό περιβάλλον φιλοξενούνται όλα τα κινητά ευρήματα και τους θησαυρους από την ανασκαφή του Πανεπιστημίου Κρήτης.

Η μεγαλύτερη σε μέγεθος Αίθουσα Α περιλαμβάνει εκθέματα από μία πρώτη παρουσίαση της διαχρονικής δημόσιας, πολιτικής, θρησκευτικής, κοινωνικής και ιδιωτικής ζωής της Ελεύθερνας, αλλά, κυρίως, αντικείμενα εισηγμένα από άλλες πόλεις της Κρήτης και περιοχές, όπως η Αττική, η Πελοπόννησος, οι Κυκλάδες, τα νησιά του Ανατολικού Αιγαίου, η Μ. Ασία, η Κύπρος, η Φοινίκη και γενικότερα η συροπαλαιστινιακή ακτή και η Αίγυπτος. Την πλαισιώνουν ψηφιακές εφαρμογές, αίθουσα προβολών, μικρών συνεδρίων ή περιοδικών εκθέσεων.

Στην Αίθουσα Β αναπτύσσεται η θρησκευτική και η λατρευτική ζωή στην Ελεύθερνα, από την Πρώιμη Εποχή του Σιδήρου έως και τα βυζαντινά χρόνια. Επίσης, παρουσιάζεται το Μνημείο 4Α, ηρώο-ιερό, που ερμηνεύεται ως κενοτάφιο, αποτελώντας ένα από τα πρώτα μνημεία του «αγνώστου» στρατιώτη στην παγκόσμια ιστορία. Εδώ εκτίθεται και ένα από τα σημαντικότερα ευρήματα της Νεκρόπολης της Ορθής Πέτρας, η «Κόρη της Ελεύθερνας», που συγγενεύει με το αριστουργηματικό δαιδαλικό άγαλμα, τη διάσημη «Κυρία της Ωσέρ», που βρίσκεται σήμερα στο Μουσείο του Λούβρου, στο Παρίσι.

Η Αίθουσα Γ είναι αφιερωμένη στις νεκροπόλεις της Ελεύθερνας, με ευρήματα μόνο από τις ανασκαφές στην νεκρόπολη της Ορθής Πέτρας, καθώς σε αυτήν εικονογραφούνται περιγραφές από τον κόσμο του Ομήρου, όπως π.χ. το τελετουργικό τυπικό των ταφικών πυρών (καύσεων), ανάλογων δηλαδή με την ταφική πυρά του Πατρόκλου που περιγράφεται στη ραψωδία ψ της Ιλιάδας. Επίσης, σκιαγραφείται μία κοινωνία πολεμιστών και πριγκιπισσών, μέσα από τα ευρήματα και τα πλούσια κοσμήματα, τα όπλα και τα εργαλεία επιφανών πολεμιστών. Σε περίοπτη θέση ξεχωρίζει μία χάλκινη ασπίδα, ένα εμβληματικό έργο, το οποίο εκτίθεται στην αρχή της έκθεσης του μουσείου. Στην ίδια αίθουσα δεσπόζει όλος ο κτερισματικός πλούτος από τις αριστοκράτισσες ιέρειες της Ελεύθερνας (όπως λαμπρά λεπτεπίλεπτης τέχνης κοσμήματα, υάλινα και φαγεντιανά, πήλινα και χάλκινα αγγεία, ειδώλια).

Στη Νότια Πτέρυγα του Μουσείου υπάρχει το Ερευνητικό Κέντρο και το Κέντρο Μελέτης, με βιβλιοθήκη, γραφεία και πλούσιο αρχείο των ανασκαφών που προσφέρεται για ερευνητές, Έλληνες και ξένους επιστήμονες, αλλά και σπουδαστές διαφόρων ειδικοτήτων από τα πανεπιστήμια του κόσμου. Εδώ προετοιμάζονται, επίσης, τα εκπαιδευτικά προγράμματα σε συνεργασία του Πανεπιστημίου Κρήτης με την Πρωτοβάθμια και Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση της Κρήτης και της Ελλάδας. Στον ισόγειο χώρο βρίσκονται οι αποθήκες και τα εργαστήρια συντήρησης, εξοπλισμένα με την τελευταία λέξη της τεχνολογίας, ενώ στη μεγάλη αυλή του μουσείου δημιουργήθηκε ένα μικρό θέατρο για παραστάσεις, συναυλίες και δρώμενα.