El museo está distribuido en cuatro grandes áreas: salas y patios de materiales pesados, salas temáticas, salas históricas y salas de Valencia y el Ejército.
Salas y patios de materiales pesados
En estas salas y patios se muestra una amplia variedad de materiales pesados de las Armas y Cuerpos del Ejército: cañones, carros de combate, morteros, furgones de puesto de mando, vehículos y hasta carros de Intendencia tirados por caballos.
Destaca el carro de combate soviético, Tanque T-26 B, utilizado en la guerra civil española; el cañón de bronce comprimido de 1878, y un carro de desinfección de Sanidad. Una sala muestra una documentada colección de municiones, incluyendo una bomba del sitio de Sagunto de 1811.
Salas temáticas
Entre las salas temáticas hay una gran área dedicada a las Armas tradicionales: Infantería, Caballería, Artillería e Ingenieros, y a las Especialidades Complementarias y Apoyos, como Intendencia, Sanidad o Logística.
Merece la pena ver la amplia colección expuesta de armas largas, cortas, y blancas; los cañones de la guerra de Cuba; un falconete del siglo xv; la máquina de cifrar «enigma»; el botiquín de campaña, el cronógrafo de Boulengé, una completa imprenta…
En el piso superior observar la evolución de los uniformes, la colección de prendas de cabeza y cascos, así como distintivos y condecoraciones (Militaría). Las banderas españolas de unidades militares de distintas épocas, así como de somatenes y milicias completan el recorrido.
Se muestran también la evolución de la fortificación a lo largo de la historia. Maquetas y dioramas, como el dedicado a la División de Infantería Maestrazgo nº 3, una «batería de costa» y el barco «Santísima Trinidad».
Entre las pinturas destacan las obras de Cusach, como la Batalla del collado de Alpuente, de Segrelles, Navarro Llorrens, Boluda…
Salas históricas
Estas salas presentan la historia de España a través del Ejército desde el siglo xix hasta nuestros días, recorriendo la guerra de la Independencia y las guerras Carlistas; la sala de ultramar y África recuerda el importante papel desempeñado y el legado dejado por España en las antiguas colonias; la sala de la Guerra Civil incluye una alusión a la División Azul. Finaliza el recorrido con la actualidad del Ejército y su intervención en las Misiones Internacionales o el apoyo a la población civil en catástrofes o incendios.
Merece la pena detenerse a contemplar los dioramas a tamaño natural de la guerra de la Independencia, el pañuelo de instrucción del Remington 1871, las cartas y dibujos del soldado Méndez desde Cuba y los objetos de las recientes Misiones Internacionales.
Salas de Valencia y el Ejército
Dedicadas a la estrecha relación de la Comunidad Valenciana con su Ejército, incluyen una referencia a la fiesta grande de Valencia, las Fallas. Se pueden observar las maquetas del Palacio Real y las «Coronelas» de las unidades de la antigua División Maestrazgo.
