Si articola su tre piani raccogliendo testimonianze archeologiche rinvenute a Chioggia nelle aree limitrofe e che hanno come denominatore comune l'acqua. Al piano terra vi sono reperti di epoca preromana, romana e medioevale; il primo piano ospita collezioni di epoca medioevale, rinascimentale e moderna; il secondo piano infine espone una mostra sulla cantieristica e sulla marineria a partire dal XVIII secolo. In quest'ultima sezione una sala è dedicata alle tecnologie idrauliche di difesa adottate in epoca imperiale romana mentre un'altra documenta le attività commerciali sempre in epoca romana; altre sale sono poi dedicate specificatamente a Sabbadino e alla marineria, alla pesca e alla cantieristica locali.

Il museo si avvale di materiale documentario vario come, oltre ai tradizionali reperti archeologici, monete, ceramiche, plastici, diorami, attrezzi per la pesca, costumi e fotografie.

Il museo ospita anche al primo piano, accanto alla sala Cristoforo Sabbadino, l'archivio storico comunale, visitabile da lunedì a venerdì dalle ore 9 alle ore 13. Vi sono conservati documenti di grande rilievo storico e culturale risalenti, come nel caso delle Mariegole - codici miniati pergamenati - al 1246, epoca dei primi statuti medioevali. La documentazione presente si spinge fino agli anni 1950 documentando la vita locale nel secondo dopoguerra.