在中國航海博物館二樓的軍事博物館裏，大量的文物展示和反映了中國海軍建設的光輝歷程，並配有各種中國軍艦的模型。
為了培養青少年對海洋的向往，對航海事業的興趣和熱愛，中國海事博物館還設有天文館和海事4D電影院，讓遊客足不出館就能感受大航海時代的無窮魅力。建立中國海事博物館是國務院為推進上海國際航運中心建設做出的重要決策。它的建成將更好地展示中國悠久的航海歷史和技術以及對世界科技發展的貢獻，弘揚中華民族燦爛的航海文明和優良傳統，普及航海知識，搭建國際航海交流平臺，對廣大青少年進行生動的愛國主義教育。2005年，黨中央、國務院隆重紀念鄭和下西洋600周年。之後，國務院批準在上海建設中國首個國家海洋博物館。在交通運輸部和上海市政府的領導下，各大交通運輸和港口管理局、企業、文化和文化機構、高校、研究機構以及社會各界給予了極大的關註和支持。自2006年啟動籌備工作以來，經過4年的艱苦籌備，該館已完成展廳的建設和展示。目前，館藏文物已達2萬余件，包括壹批具有重要收藏和研究價值的文物和實物，反映了我國航海史上和航海技術上的重要事件和重要人物。比如中國古代的造船技術就體現在明朝的快船和幸運船、中國第壹張世界地圖《大明混合圖》、青銅器、古代海外貿易瓷器、19世紀的航海儀器等。同時，該館擁有70余個互動展覽，運用模型、場景、多媒體、環境模擬等輔助手段，真實再現中國航海的歷史發展，生動傳播科學航海知識。
由交通運輸部和上海市人民政府設立的中國首家以航海為主題的國家博物館，位於上海浦東新區臨港新城，毗鄰上海國際航運中心洋山深水港區。博物館建築面積46434平方米，室內展覽面積21，000平方米。其建設規模、陳展和服務設施都達到了世界同類博物館的先進水平。博物館以“航海”和“博物學”為主線，分為航海史、船舶、航海與港口、海事與海上安全、海員與軍事航海六個展廳，漁船與垂釣、海上運動與休閑兩個專題展區。它還有壹個天文館，壹個4D電影院和壹個兒童活動中心。努力體現博物館的文物收藏、學術研究、社會教育、展覽展示、科普宣傳、愛國主義教育等功能。
目前，中國海洋博物館已與加拿大、澳大利亞、意大利、荷蘭、德國等5個國家海洋博物館建立了友好關系。