Il complesso comprende il museo preistorico-archeologico, una sezione della pinacoteca civica, la collezione di lepidotteri che appartenne al tenore Francesco Tamagno, le sale dedicate al risorgimento, alla resistenza e alla storia contemporanea di Varese.

Il museo archeologico presenta una rassegna completa della preistoria del territorio varesino proveniente dai numerosi insediamenti palafitticoli del Neolitico e dell'Età del Bronzo. È possibile osservare qui un unicum secondo per stato di conservazione solo all'uomo di Similaun: la "mummia dei musei di Varese", appartenente ad un ragazzino di 11-12 anni e ancora in fase di studio, affidato all'Istituto di Anatomia e Istologia Patologica dell'Università di Pisa.

Importanti sono anche i reperti della cultura di Golasecca tra cui si distingue la tomba del Guerriero di Sesto Calende: essa è dotata di un ricco corredo funerario comprendente il carro da guerra, le armi, l'armatura e alcuni oggetti personali del defunto (tra cui un incantevole vaso figurato in bronzo), un nobile guerriero vissuto nel secolo VI a.C. Oltre alla sepoltura sono esposti un menhir del VI secolo a.C. rinvenuto a Castelletto sopra Ticino, spade e vasi gallici.