Il museo è situato in un edificio di due piani, al cui interno sono esposti oggetti che coprono un arco di tempo che va dalla preistoria alla tarda antichità, soprattutto reperti di epoca romana provenienti da Sarsina e dalla valle del fiume Savio.

Nella sale I e II sono collocate iscrizioni di epoca romana. Altre iscrizioni sono presenti nella sala III, tra le quali la prescrizione di Orazio Balbo (I secolo a.C.) e il cippo funerario di Secunda (II secolo d.C.).

Nella sala IV sala sono esposti elementi architettonici, tra cui capitelli corinzi, e urbanistici, come i resti di antiche fognature, pietre inscritte, un mosaico pavimentale e il Monumento di Publio Verginio Peto" (I secolo a.C.) una struttura di forma cubica larga circa 3.50 m.

Nella sala V sono presenti stele funerarie, sulla parete il Mosaico con trionfo di Dionisio (età repubblicana, 6,30 per 8,90 m, e il Mausoleo di Rufo, di forma quadrata, con lato di 4,62 m per una altezza di 13,35 m, edificato alla fine del I secolo a.C.

Nelle sale VI e VII sono esposte statue in marmo legate al culto delle divinità orientaliMagna Mater, Serapide e Attis), iscrizioni civiche e capitelli.

Nella sala A sono presentati strumenti utilizzati dalle popolazioni della valle del fiume Savio dal paleolitico alla protostoria; sono presenti oggetti sacri e una statuetta in bronzo raffigurante Ercole.

La sala B custodisce oggetti di vita quotidiana di età romana e corredi funerari provenienti dalla necropoli di Sarsina.

Nelle sale C e D sono esposti pavimenti musivi, materiali edilizi e tubi in piombo delle condutture idriche.

Nelle vetrine dalla sala E si trovano vasi in ceramica e in vetro, coppe, bicchieri e piatti. Sono presenti anche dei frammenti di statue. Vi è inoltre stata allestita la ricostruzione della Sala da pranzo (triclinium) della domus di via Finamore con il mosaico pavimentale con Ercole ebbro.