Si articola su tre piani raccogliendo testimonianze archeologiche rinvenute a Chioggia nelle aree limitrofe e che hanno come denominatore comune l'acqua. Al piano terra vi sono reperti di epoca preromana, romana e medioevale; il primo piano ospita collezioni di epoca medioevale, rinascimentale e moderna; il secondo piano infine espone una mostra sulla cantieristica e sulla marineria a partire dal XVIII secolo. In quest'ultima sezione una sala è dedicata alle tecnologie idrauliche di difesa adottate in epoca imperiale romana mentre un'altra documenta le attività commerciali sempre in epoca romana; altre sale sono poi dedicate specificatamente a Sabbadino e alla marineria, alla pesca e alla cantieristica locali.

Il museo si avvale di materiale documentario vario come, oltre ai tradizionali reperti archeologici, monete, ceramiche, plastici, diorami, attrezzi per la pesca, costumi e fotografie.

Il museo ospita anche al primo piano, accanto alla sala Cristoforo Sabbadino, l'archivio storico comunale, visitabile da lunedì a venerdì dalle ore 9 alle ore 13. Vi sono conservati documenti di grande rilievo storico e culturale risalenti, come nel caso delle Mariegole, codici miniati pergamenati, al 1246, epoca dei primi statuti medioevali. La documentazione presente si spinge fino agli anni 1950 documentando la vita locale nel secondo dopoguerra.