Tòa nhà chính để trưng bày các cổ vật tiêu biểu có diện tích gần 1.200m². Toà nhà này nguyên là điện Long An được kiến trúc vào năm 1845 dưới thời vua Thiệu Trị. Bản thân toà nhà này là một công trình bằng gỗ tuyệt mỹ, có tới 128 cây cột gỗ quý. Trên toàn bộ các bộ phận bằng gỗ của toà nhà chạm trổ hàng trăm bức tranh cổ điển, các con vật thiêng liêng: rồng, lân, rùa, phụng... và trên 1.000 bài thơ bằng chữ Hán. Nhiều nhà nghiên cứu đã đánh giá đây là một trong những cung điện đẹp nhất ở Việt Nam.

Trong cung điện này, hiện trưng bày khoảng 300 hiện vật cổ quý hiếm bằng vàng, bạc, ngọc, sành, sứ, gỗ...Tại đây, bạn có thể trông thấy bàn, ghế, kiệu, giường, tủ của nhà vua; giày, hia, y phục của vua, hoàng hậu, công chúa, hoàng tử...

Tất cả những cổ vật được trưng bày tại bảo tàng là những tác phẩm nghệ thuật có giá trị được các nghệ nhân thực hiện một cách công phu và tài tình.