La visita al Museo si articola in sette sezioni espostive differenti ma complementari.

"La città e l'acqua" illustra attraverso statue ed epigrafi l'importanza dei laghi e delle vie fluviali per la città. Di particolare interesse, in questa sezione, sono un'epigrafe risalente al XII sec. d.C, e le dieci statue settecentesche del Redentore e degli apostoli provenienti dal ponte dei Mulini (distrutto nel 1944 da un bombardamento) che univa la città al borgo fortificato di Cittadella.

"Emblematica gentilizia" in cui le insegne araldiche esposte illustrano il complesso codice cavalleresco mettendo in evidenza, accanto alla preziosità artistica degli stemmi, anche i mutamenti culturali ad essi collegati.

"Il sistema delle famiglie" decifra gli emblemi esposti e presenti nella decorazione delle sale del Palazzo, per chiarirne i significati nascosti, alla scoperta delle vicende storiche dei protagonisti e della loro rappresentazione simbolica.

"La città del principe" mette in relazione le opere patrocinate dal pricipe e le modifiche sociali, politiche e territoriali promosse dai protagonisti della scena culturale italiana del Rinascimento. Di grande importanza è il "Virgilio in cattedra" in marmo rosso di Verona (fine XII sec. d.C - inizio XIII) originariamente collocata sull'arengario del palazzo della Ragione di Mantova. Gli studiosi sottolineano l'importanza storica di questa scultura quale simbolo riconosciuto della città.

"Il culto dell'antico" ricrea il gusto per il collezionismo rinascimentale esponendo una varietà di pregiati marmi provenienti in parte da antiche residenze gonzaghesche, dando al visitatore l'idea di come potevano essere le collezioni invidiate ai Gonzaga da re ed imperatori. Al centro della sala, il trono graco detto "Trono di Virgilio" in marmo bardiglio (risalente al II sec. a.C), si presenta come opera di grande pregio e straordinaria fattura.

"La rinascita dell'antico" raccoglie opere di diffrente provenienza che testimoniano il gusto dell'architettura e dell'arte mantovana rinascimentale, che con le reinterpretazioni classicheggianti di Mantegna e Alberti, resero Mantova un capolavoro dell'urbanistica paragonata  ad una nuova Roma.

"I trionfi del Mantegna", in questa sezione viene presentata la serie completa dei nove affreschi dipinti da Mantegna tra il 1486 e il 1492 in copie seicentesche degli originali, rinvenute in una casa in via Mazzini nel 1926. La serie, il più alto poema dedicato dal Mantegna all'antichità, rappresenta le vittorie di Cesare per celebrare le virtù guerresche di Francesco II. E' considerata una pietra miliare nel mecenatismo italiano ed era l'opera più pregiata della collezione Gonzaga, oggi conservata ad Hampton Court (Londra).

"Esempi di pittura a Mantova tra '400 e '500" una significativa raccolta di dipinti ed affreschi offre testimonianza delle diverse influenze artistiche lombarde, venete ed emiliane, e restituisce l'immagine di una città in cui committenza pubblica e devozione privata s'intrecciano sullo sfondo del rinascimento mantovano. In questa sezione spiccano i dipinti e gli affreschi di scuola mantegnesca come "Occasio e Poenitentia" (disponibile anche in versione tattile per non-vedenti) e il suggestivo calco settecentesco della Madonna della Vittoria ricavato dall'originale prima del trasferimento dell'opera in Francia avvenuto nel 1797.