Il Museo si articola in tre distinte sezioni: artistica, storica e archeologica.
Nella sezione artistica sono esposte prevalentemente opere artisti locali scomparsi, la cui documentazione è uno degli obiettivi che persegue il Museo. I nuclei principali, per qualità e quantità sono rappresentati dalle opere di Giovanni Piancastelli e Giuseppe Guidi: il primo con numerosi disegni a penna e dipinti ad olio, il secondo con acqueforti, disegni e smalti su rame estremamente originali. Oltre alle medaglie e placchette di Giovanni Bernardi, scultore ed incisore attivo nel XVI secolo, ci sono alcune rare opere del pittore e patriota Sebastiano Fanelli. L’attività dello scultore Angelo Biancini è documentata da una grande Annunciazione in ceramica, alcuni bronzetti e un gesso dorato di figura materna. Altri artisti presenti sono Giovanni Antonio Antolini, Cassiano Balducci, Mario Morelli e Fausto Ferlini. Interessante anche la collezione del liutaio castellano Nicola Utili. Nella sezione storica sono conservate testimonianze molto varie: una raccolta di campane, con l’ottocentesca campana della stazione ferroviaria decorata da un raro bassorilievo di locomotiva a vapore, alcune interessanti targhe devozionali in ceramica, vecchi timbri della municipalità. Tra i cimeli garibaldini, una sciabola, un cappello e una foto di Garibaldi. Ci sono inoltre piccoli bronzi, frammenti lapidei, ceramiche domestiche e una piccola collezione di monete pontificie e italiane. La sezione archeologica raccoglie materiali e reperti del territorio di Castel Bolognese dalla Preistoria al periodo post-medievale. Particolarmente interessante la Tomba del guerriero di Ponte del Castello: si tratta di una sepoltura umbra del VI secolo a.C., rinvenuta nel 2011 al Ponte del Castello con un ricco corredo composto da vasellame ceramico, armi e ornamenti.