Véritable mémoire de l'arsenal de Toulon, il en a conservé la majestueuse porte imaginée par Lange en 1738.

Le site abrite une collection de vaisseaux et de galères emblématiques de la tradition maritime en Méditerranée.
Depuis l'inauguration d'un nouveau parcours en mars 2011, le musée met aussi en valeur l'implantation de la marine à Toulon et son impact sur le développement de la ville.

• Au rez-de-chaussée, un espace est dédié à Vauban, créateur du premier arsenal sous Louis XIV. Une maquette de la corderie présente l'architecture d'un bâtiment comme il en existe peu en France.

• La partie centrale du musée rassemble les maquettes, réalisées à très grande échelle, d'un vaisseau et d'une frégate qui servaient à l'instruction des élèves officiers. Les visiteurs découvriront aussi la reconstitution d'une galère, remplacée après 1748 par le bagne portuaire de Toulon. La reconstitution de l’Hôpital du bagne figure parmi les nouveautés du musée.

• Le premier étage resitue Toulon comme lieu de pouvoir et expose des présents représentatifs de l’alliance franco-russe instaurée de 1891 à 1914, à l'image d'un service à punch et d'une bratina en argent et émaux. Outre une torpille datée des années 60, un espace réservé aux sous-marins et aux porte-avions, les amateurs apprécieront aussi le tableau de manœuvre du Charles de Gaulle reconstitué grandeur nature ainsi qu'un espace relatif à la vie à bord d'un bateau, afin de ne pas déconnecter l'homme de son outil de travail.