Il museo civico di Castel Nuovo è ubicato all'interno dell'omonimo castello, meglio noto come Maschio Angioino.

La prima sala è costituita dalla Cappella palatina (dedicata a San Sebastiano o Santa Barbara), risalente al 1307 ed unica struttura rimasta nel castello della prima fase di costruzione di epoca angioina. La Cappella presenta un portale rinascimentale con rilievi (Natività e Madonna e Angeli di Andrea dell'Aquila e di Francesco Laurana), sormontato da un rosone, opera di Matteo Forcimanya appartenente alla scuola catalana.

All'interno si conservano pitture giottesche, avanzi decorativi attribuiti a Maso di Banco e un ciborio quattrocentesco di Iacopo della Pila. Vi sono inoltre custoditi altri cicli di affreschi del XIV secolo provenienti dal castello del Balzo di Casaluce e il ciborio trecentesco di San Gennaro extra Moenia.

Di particolare importanza sono le pregevoli sculture effettuate da artisti che lavorarono anche all'arco trionfale di Alfonso di Aragona (XV secolo), esempi del rinascimento napoletano. Tra queste due Madonna in trono col bambino di Francesco Laurana, una delle quali detta anche Madonna del Passero, proveniente da Sant'Agostino alla Zecca.

L'interno della cappella presentava affreschi di Giotto, eseguiti verso il 1330, che riprendevano le Storie del Vecchio e Nuovo Testamento. Il contenuto di questo ciclo d'affreschi è quasi interamente perduto anche se ve ne rimangono parti decorative negli sguanci delle finestre che ricordano quelli della cappella Bardi in Santa Croce a Firenze. Sono infine esposti oggetti in argento che costituivano gran parte delle suppellettili della basilica della Santissima Annunziata Maggiore, tra cui spiccano candelieri di epoca barocca.

Entrati nella sala, si nota subito una vasca di villa suburbana, del V secolo, rivestita da lastre di marmo bianco su cui si inserisce la cortina muraria angioina. La parte più antica di tali reperti, databili I secolo a.C., è localizzata nella parte orientale della sala ed è rappresentata da un'abside che si apre in cinque nicchie semicircolari. L'ipotesi più accreditata, è che si tratti di una piscina appartenente ad una villa dell'epoca, probabilmente quella di Licinio Lucullo.

Sono inoltre state rinvenute diverse decine di sepolture, risalenti al periodo in cui quell'area assunse il ruolo di necropoli (VI-XII secolo), con corredi funerari minimi e con alcuni oggetti personali quali anelli, orecchini ed una coppia di speroni in bronzo decorati da un felino.

Al primo piano è possibile ammirare dipinti del Quattrocento provenienti da Sant'Eligio Maggiore, come una Madonna col Bambino e santi, e numerose tavole del Cinquecento e del Seicento, come una Morte di San Giuseppe di Paolo De Matteis.

Il San Nicola in gloria, firmato e datato 1658 da Luca Giordano, proviene dalla chiesa di San Nicola a Nilo; il Miracolo di San Giovanni di Dio di Francesco Solimena proviene dalla chiesa di Santa Maria della Pace; l'Adorazione dei Magi cinquecentesca fu eseguita per la cappella Palatina del castello da Marco Cardisco il quale seguendo la lezione di Raffaello, raffigurò nel dipinto i ritratti di Ferdinando I, Alfonso II e Carlo V al posto dei re magi. Sono presenti infine al pitture di scuola napoletana del Seicento, tra cui dipinti di Mattia Preti e del Domenichino.

Al secondo piano sono conservate opere pittoriche dell'Ottocento e del Novecento oggi di proprietà del Comune di Napoli. Sono inoltre esposte sculture di Vincenzo Gemito ed anche le opere di Francesco Jerace facenti parte della donazione Jerace, avvenuta proprio a favore del Comune.