Muzeum mieści się w zamku królewskim – rezydencji Zygmunta Starego i Zygmunta Augusta wybudowanym w latach 1511-1519, w znanej ze Średniowiecza formie zachodnioeuropejskich pałaców wieżowych. W siedmiu komnatach pokazywane są wystawy z zakresu archeologii, historii i sztuki. W ostatnich latach zbiory wzbogacane zostały przez badania własne, zakupy i przekazy, a także dary. Obecne zbiory w czterech podstawowych działach: archeologii, historii, etnografii i sztuki liczą około 17 tysięcy eksponatów. W ekspozycjach stałych prezentowane są zbiory mebli, obrazów, broni białej i palnej, materiały związane z historią miasta i zabytki archeologiczne pochodzące z badań własnych prowadzonych w regionie piotrkowskim.
Wystawy stałe: Archeologia w regionie piotrkowskim, Wnętrza pseudogdańskie w XIX w., Dzieje Piotrkowa, Broń biała i palna w zbiorach Muzeum w Piotrkowie Tryb., Wnętrza renesansowe i barokowe XVI-XVII w. W ostatnich latach zbiory wzbogacane zostały przez badania własne, zakupy i przekazy, a także dary. Zbiór militariów liczy ponad 600 eksponatów i obejmuje broń białą, palną oraz umundurowanie i oporządzenie żołnierskie.
