五層展區分布如下:壹層，廣州地理模型，廣州古城示意圖；二層為新石器時代、秦漢、三國、晉南北朝(公元前4000年-公元589年)出土的歷史文物；三樓陳列隋、唐、宋、元、明、清歷史文物；四樓陳列明清尤其是清朝的歷史文物；五樓展示鴉片戰爭後中國近代文物史料，說明廣州是資產階級民主革命的策源地。鎮海樓西側有1964修建的石碑和炮架。碑廊上有23處古代碑文；炮壘裝備有明朝崇禎年間至鴉片戰爭時期廣州鑄造的城防炮，以及從德國克虜伯兵工廠購買的鋼鑄炮。東側有1986修建的特展室，經常舉辦各種臨時性或紀念性的特展。
鎮海樓裏陳列的是廣州博物館的基本陳列，廣州歷史陳列。廣州歷史展聚焦城市建設與發展。通過700余件古今文物、照片、資料，從政治、經濟、文化、風俗等方面展示了廣州2000多年歷史變遷的軌跡，讓人們了解廣州的歷史發展和文化特色。
博物館展廳新建於1992，是壹座現代化設施的新型展覽建築。建築四面為白色浮雕，展覽面積2197平方米。在展覽樓的南面，露天陳列著鴉片戰爭時期抗擊英國侵略的中國軍民的三門鐵炮和300多年前墜落在英德縣的壹塊重8000多公斤的隕石。三元裏人民抗英鬥爭紀念館位於廣州市廣元中路34號三元裏古寺。三元古寺原是供奉北帝的道觀，有兩個入口和壹個走廊。建有山門、香亭、正殿、兩廊、壹偏心間，占地1.025平方米，建築面積446平方米。它有藍色的磚石腳和堅硬的山頂。灰色塑料博古的屋頂用有色玻璃和魚珍珠裝飾，前廊和寺廟的四面墻上都繪有“福生傳經”。150年前，鴉片戰爭的炮火打破了三元裏村寧靜的鄉村生活。三元裏人民在三元裏古廟前宣誓抗英。村民們在打死打傷了壹些英國士兵後，到三元裏古寺商量反英對策，並聯系了附近以三元裏為中心的103鄉。然後發生了驚天動地的牛欄崗戰役。從此，這座始建於清初順治年間的小廟便聞名海內外。寫下了近代史上中國人民自發抗擊外來侵略的第壹頁，並取得了勝利。三元古寺也成為具有重要歷史意義的革命遺址。
解放後，廣州市人民政府對三元寺進行了多次修繕，較好地保持了原貌。1961年，三元寺成為國務院公布的第壹批全國重點文物保護單位，辟為三元裏人民抗英鬥爭紀念館，郭沫若先生題寫館名。該館現為廣州、廣東及全國百家愛國主義教育基地。館內永久陳列著三元裏人民抗英鬥爭史跡展，陳列著三元裏人民抗英鬥爭的三星旗、武器、海螺、飛柬、海報、戰役文章等文物，以及抗英人民繳獲的英槍、佩劍、制服，還有三元裏農民在北皇像前高舉三星旗的場景復原圖，真實再現了三元裏人民抗英鬥爭的史實，永垂不朽。黃花崗起義指揮部舊址位於月華路應曉東5號，是壹座具有嶺南民居特色的大型青磚建築。它南北向，占地500多平方米。在清朝，它是壹個官員的住所，被稱為“朝壹帝”。幾經易主，大屋依然保持著原來的四進三開間，單層地板，坡兩邊素瓦的格局。步入大門，可以看到院內每個入口都被天井隔開，木雕隔斷簡潔大方。1911四月，黃興從香港到達廣州，在當時離兩廣總督署最近的房子——小東(今省民政廳所在地)設立起義指揮部。4月27日(農歷三月二十九)，黃興親自率領100多名“敢死隊”(敢死隊)進攻兩廣監察部。起義雖然失敗了，但卻揭開了辛亥革命的序幕。
中華人民共和國成立後，這座大房子成了原廣東省政府副主席、愛國民主人士李先生的財產。1956李之子李松崗，生前按照生父遺願，將房屋贈與國家。1958年改建成紀念館。1962，被廣東省人民政府公布為廣東省重點文物保護單位。