Il museo ha tre distinte sezioni, allestite in momenti successivi, che mostrano le attestazioni della presenza umana in questo territorio dal Paleolitico fino alla tarda romanità.
La sezione preistorica, l’ultima a essere stata allestita, si trova all’ultimo piano del palazzo. Espone ritrovamenti risalenti al Paleolitico, in particolare materiali litici rinvenuti in contrada Boccabianca di Cupra Marittima che è, al momento, il sito preistorico più antico delle Marche. Tra i reperti più interessanti si segnalano delle ossa che sembrano appartenere a elefanti. Nell’aula didattica è stata ricostruita una capanna neolitica con il suo focolare ed è illustrata la scheggiatura della selce.
La sezione romana occupa il primo piano e presenta materiali che mostrano la realtà socio-economica della cittadina romana di Cupra Maritima, una fiorente e vitale città portuale caratterizzata da scambi vivaci e ad ampio raggio. Accanto a oggetti di uso quotidiano, come lucerne, oggetti in vetro, vasellame ceramico da mensa, tra cui oggetti in ceramica aretina purtroppo molto frammentari, sono esposte monete di varia provenienza, che vanno dal III sec. a.C. al V sec. d. C. e che documentano gli intensi rapporti di Cupra con molte aree dell’Impero, come Alessandria d’Egitto, Antiochia o Lione. Numerosi sono anche i reperti architettonici: pavimentazioni in mosaico, policromo o in bianco e nero, antefisse afferenti a edifici religiosi e civili, ecc.
La sezione Picena, al piano terreno, presenta questa civiltà nel periodo di massimo sviluppo demografico, tra il VI e il V secolo a.C., attraverso una selezione dei tanti materiali rinvenuti nel territorio anche in modo fortuito. I reperti esposti provengono, come tipico della civiltà picena, da contesti funerari e illustrano gli aspetti fondamentali della vita di questa civiltà attraverso oggetti di uso quotidiano, ornamenti maschili e femminili, strumenti impiegati per le attività artigianali, militari e di caccia, ecc. Numerosi sono anche gli anelloni in bronzo a quattro o sei nodi, che rappresentano l’oggetto più caratterizzante e misterioso dei Piceni.