I Musei di Palazzo dei Pio sono costituiti dal Museo del Palazzo e dal Museo della Città.

L'appartamento nobile, la parte più prestigiosa del Museo del Palazzo, accosta alle decorazioni affrescate fra la metà del '400 e i primi del '500 da Giovanni del Sega e Bernardino Loschi, pittori di Alberto III Pio, dipinti della collezione museale degli stessi autori e altri legati alla cultura rinascimentale a Carpi. Altro nucleo è costituito dalla raccolta xilografica, con i sette fogli di Ugo da Carpi, inventore della xilografia a tre legni, matrici lignee e opere di contemporanei. Un terzo nucleo è composto dalla pinacoteca, con dipinti e disegni dal XV al XX secolo.

Espone i materiali del vecchio Museo civico, fondato nel 1898 su concetti positivisti, raccogliendo accanto alle opere d'arte le espressioni dell'attività cittadina: terrecotte, scagliole, ai frammenti architettonici e decorativi della città, ma anche cimeli risorgimentali e volumi a stampa, e poi macchinari e attrezzi dell'attività agricola, quindi della produzione del truciolo fino alla più recente imprenditoria del tessile abbigliamento.