Allestito nella ex delizia estense di Belriguardo, il museo è ripartito in tre sezioni: Archeologica, Rinascimentale e Arte Moderna, integrate da spazi didattici al servizio delle scuole. Il primo nucleo di materiali esposto nel 1979 a Voghenza era prevalentemente costituito da reperti archeologici provenienti dal territorio e dalla chiesa di San Leo. In seguito la raccolta fu arricchita, soprattutto grazie ai reperti emersi dagli scavi della necropoli romana.

La sezione archeologica accoglie materiali provenienti dalla necropoli del municipio romano di Voghenza (I-III sec d.C.) e dal territorio voghierese. Tra le più frequenti tipologie di oggetti afferenti i corredi tombali figurano coppe in ceramica fine, anfore, vetri, balsamari, monili in oro e ambra e stele funerarie. Viene pure documentata l'attività di scavo svolta nel sito archeologico di Voghenza. Nella cinquecentesca Sala della Vigna, interamente affrescata, la sezione rinascimentale ospita una ricca collezione di ceramiche ferraresi databili dal XIV al XVII secolo; vi sono inoltre documentazioni su Belriguardo e un grande plastico che ne ricostruisce i grandi giardini all'italiana.

Nel torrione d'ingresso al terzo piano è allestita una sala dedicata alle sculture dello scultore locale Giuseppe Virgili (1894-1968), artista figurativo di poetica verista, che ha realizzato le sue opere prevalentemente in gesso o terracotta; il suo Monumento ai Caduti si trova nella Chiesa di Voghiera. Gli spazi hanno ospitato anche la personale ‘Le ceramiche di Alberto Lanteri’.