Il Museo si organizza in diversi e numerosi spazi, di cui i due più importanti sono:
Sezione naturalistica: Scienze della Terra (5 sale); Scienze della Vita (6 sale)
Sezione archeologica: Preistoria, Protostoria e Veneti Antichi (2 sale); Età romana (2 sale)
I percorsi archeologico e naturalistico occupano uno spazio espositivo permanente all’interno della Barchessa, mentre in Villa si colloca lo spazio espositivo temporaneo, impiegato solitamente per conferenze e per mostre straordinarie, come l’attuale “Spazio Agenda Sapiens”.
Nel complesso si trovano anche un centro di documentazione, alcune aule impiegate come laboratori didattici, aree di deposito di materiale (tanto archeologico quanto naturalistico) ed infine un osservatorio astronomico collocato in giardino
