Sede del museo è l'ala sud di Castelgrande, la fortezza ducale (15° secolo) restaurata dall'architetto Aurelio Galfetti tra il 1980 e il 1991. Una sezione storico-archeologica comprende la presentazione sintetica dei 6500 anni di presenza umana sulla collina, dal primo villaggio neolitico al 20° secolo. Una sezione storico-artistica offre un nucleo di disegni a tempera su carta (ca. 1470), che in origine impreziosiva il soffitto ligneo di una dimora quattrocentesca del centro cittadino, demolita nel 1970. Da non perdere è la collezione di monete cinquecentesche.