La collezione del museo è frutto di svariate donazioni da parte di cittadini casalesi che a partire da metà dell'800 hanno iniziato a confluire nella raccolta civica. Molte sono le opere di artisti piemontesi e lombardi quali Martino Spanzotti, Niccolò Musso, Francesco Cairo, Pietro Francesco Guala, Angelo Morbelli, ecc., oltre a sculture lignee e ceramiche. La sala archeologica ospita l'esposizione "Longobardi in Monferrato. Archeologia della Iudiciaria Torrensis".

Al piano terra è situata la Gipsoteca "Leonardo Bistolfi" con oltre 170 opere: terrecotte, disegni, bozzetti, modelli in gesso, marmi e bronzi dello scultore simbolista casalese.

Il chiostro piccolo ospita lo splendido Portale quattrocentesco della ex chiesa di Santa Maria di Piazza.