Приміщення музею розділено на сім тематичних залів. У залі заселення розкривається історія краю від самого початку його існування до ХІХ ст. Наступний зал "початку ХХ ст." зберігає предмети побуту, знаряддя праці, документи цього періоду. Продовжує експозицію зал "1920–1930 років", який розповідає про історію заводу імені Т. Шевченка, колгоспного й громадського руху. Два зали присвячено місту часів Жовтневої революції та Другої світової війни. Тут зібрано документи, особисті речі, фрагменти зброї. Також у музеї знаходиться галерея Слави, присвячена відомим людям Вільнянська, і зал сучасності, де можна побачити культурне обличчя нинішнього міста: тут проводяться тимчасові виставки місцевих художників, майстрів і любителів декоративно-прикладного мистецтва. Музей проводить активну науково-популяризаторську роботу, організовує масові заходи, систематично влаштовує виставки, готує добірку матеріалів про край для різноманітних видань.