У музеї є п’ять залів з експозиціями й один виставковий, кожен із яких має свій напрямок. Колекція експонатів налічує понад 3 тисячі одиниць. Серед них представлено археологічні та палеонтологічні знахідки краю, документи, предмети побуту, зброю, робочі інструменти працівників залізничного вокзалу та ін. Крім того, у музеї є експонати флори та фауни Жмеринки. В окремому залі можна побачити експозицію, присвячену історії сіл Мала та Велика Жмеринка, які стали основою для зведення міста. Є предмети, що демонструють розвиток Південно-Західної залізниці, будівництво самої станції Жмеринка та міського вокзалу. В іншому залі музею можна почерпнути інформацію про відомих осіб, які мають причетність до цього краю. Наступний зал розповість відвідувачам про історичні події: Українську революцію 1917–1920 рр., Голодомор, індустріалізацію та колективізацію. Четвертий зал присвячено Великій Вітчизняній війні. Остання експозиція розповідає про культуру, соціальний та економічний розвиток міста в наш час.