อาคารที่ 1 จัดแสดงอารยธรรมเมืองอู่ทองสมัยก่อนประวัติศาสตร์ถึงสมัยประวัติศาสตร์วัฒนธรรมทวารวดี (พุทธศตวรรษที่ 5 - 16) ซึ่งเคยเป็นเมืองท่าติดต่อค้าขายกับชาวต่างชาติ รับรูปแบบศาสนา ศิลปะแบบอมราวดีและแบบคุปตะจากอินเดียและศิลปะศรีวิชัยจากภาคใต้ เป็นศูนย์กลางของศาสนาพุทธและศาสนาพราหมณ์ โบราณวัตถุที่จัดแสดงได้แก่ เครื่องมือหินขัด แวปั่นด้านดินเผา ภาชนะดินเผา ลูกปัดแก้ว เหรียญกษาปณ์ เหรียญสมัยจักรพรรดิวิคโตรินุส ประติมากรรมดินเผารูปพระสงฆ์ 3 องค์อุ้มบาตร และพระพุทธรูปปูนปั้นนาคปรกศิลปะแบบอมราวดี ธรรมจักร จารึกแผ่นทองแดง เศียรพระพุทธรูปทองคำ พระพุทธรูปปางประทานธรรมและพระโพธิสัตว์อวโลกิเตศวร ฯลฯ อาคารที่ 2 จัดแสดงประวัติศาสตร์เมืองอู่ทองในสมัยอยุธยา พุทธศตวรรษที่ 20 - 24 การบูรณะซ่อมแซมเจดีย์หมายเลข 1 ในสมัยพระเจ้าปราสาททองแห่งกรุงศรีอยุธยา (พ.ศ. 2173 - 2178) โบราณวัตถุที่จัดแสดง ได้แก่ พระพุทธรูป พระพิมพ์ ขันสำริด ครอบเต้าปูนสำริด กังสดาล และกระปุกลายครามของจีน ฯลฯ อาคารที่ 3 เป็นสถาปัตยกรรมเรือนลาวโซ่ง จัดแสดงขนบธรรมเนียม ประเพณี เครื่องมือ เครื่องใช้และการทอผ้า