Das Museum ist auf drei Stockwerken im alten städtischen Hospital untergebracht.
Im 2. Obergeschoss befindet sich die Ausstellung „Geologie und Paläontologie“. Diese ist dem „Mainzer Becken“ gewidmet, dessen Entwicklung über Millionen von Jahren anhand von Fossilien verfolgt werden kann.
Im 1. Obergeschoss befindet sich die Ausstellung „Vor- und Frühgeschichte“. Sie zeigt einen Abriss der kulturhistorischen Entwicklung des inneren Rheinhessens von der Jungsteinzeit über die Bronze-, Eisen- und Römerzeit bis in die Merowingerzeit.
Die Ausstellung im Parterre beschäftigt sich mit der Stadt- und Regionalgeschichte. Neben der Darstellung der historischen Entwicklung der Stadt vom Mittelalter bis in das 20. Jahrhundert widmen sich spezielle Ausstellungseinheiten u.a. der Symbolfigur Volker von Alzey, dem Spielmann aus dem Nibelungenlied, dem Pionier der Rebenzüchtung Georg Scheu oder der Geschichte der medizinischen Versorgung. Einen besonderen Schwerpunkt bildet die Geschichte der Alzeyer Juden und ihrer Kultur.
In 2023 wurde das Gebäude um einen Neubau erweitert. In der Steinhalle können die Besucher beeindruckende Funde aus der Römerzeit betrachten.
Das Museum ist barrierfrei.
