L’Antiquarium Arborense dispone di un patrimonio di Beni Culturali di proprietà comunale, formato in particolare dalle collezioni archeologiche Pischedda, Carta, Sanna Delogu, Pau, Cominacini-Boy, D’Urso-Vitiello) costituito da circa 10.000 unità, in massima parte pertinenti a beni archeologici.

Nella Sala Retabli sono esposte tavole pittoriche del Quattro- Cinquecento, tra cui il retablo di San Martino (XV secolo), il retablo del Santo Cristo (1533) di Pietro Cavaro, e il retablo della Madonna dei Consiglieri (1565) di Antioco Mainas.

Al primo piano espone due plastici: il plastico ricostruttivo della città di Oristano nel XIV secolo (periodo giudicale), e il plastico della città di Tharros nel IV secolo d.C. (la cui visione risulta importante prima di visitare il vicino sito archeologico).

L’Antiquarium Arborense, inoltre, è uno dei pochi musei in Sardegna a disporre di una sezione espositiva dedicata ai non vedenti e agli ipovedenti, dove è possibile comprendere i dettagli di alcuni fra i più bei manufatti esposti al Museo.