La exposición permanente del museo reúne una amplia muestra de los objetos arqueológicos que se han recuperado desde el inicio de las excavaciones en la ciudad, en la década de 1930.
La muestra se estructura en distintos temas: desde el trabajo del hierro o el hueso hasta la escritura, la cocina o los juegos, pasando por la religión, los pesos y las medidas o el trabajo del hilo. Destacan especialmente las vitrinas donde se muestran las piezas más emblemáticas, como la escultura en mármol de la diosa Venus, el Vaso de las Naves —de época ibérica—, la tabula hospitalis —donde aparecen citados por primera vez los ciudadanos de Badalona o baetulonenses— y los quicios de bronce de una de las puertas de la muralla de la ciudad. También cabe mencionar el área destinada al culto funerario, con tres estelas ibéricas, numerosos restos de inhumaciones e incineraciones de época romana y un monumento a gran escala. El espacio expositivo incluye un audiovisual que repasa brevemente el proceso de romanización de Cataluña y las características de la ciudad de Baetulo y su entorno; también nos introduce en algunos de los edificios más notables, como las termas, el teatro y una casa acomodada o domus.