Експозицията на музея е представена в три зали, както следва: на първия етаж в първа и втора зала, са представени експонати от праисторията и античността, епохата на византийското владичество и периода на Първо и Второ българско царство, а в трета зала се намират находките от храма на Понтийската майка на боговете – мраморни скулптури, епиграфски паметници и архитектурни детайли.
През 2013 г. по проект с Фондация „Америка за България“ и „Американски научен център“ – София, част от находките, открити при проучването на храмът на Понтийската майка - Кибела, са реставрирани, а експозицията е с нова модерна визия.
Историческият музей в Балчик съхранява ценни колекции и уникални експонати, разкриващи богатото историческо минало на този древен град. Днес експонатите в музея достигат до 20 000 единици.