В залах музея впервые представлены археологические находки, свидетельствующие о том, что Коломенское – одно из древнейших населенных мест на территории современной Москвы. В течение тысячелетий по берегам нижнего течения Москвы-реки жили, сменяя друг друга, первобытные охотники каменного века, скотоводы и земледельцы эпохи «раннего железа» (дьяковская археологическая культура), славяне-вятичи.
В 1336 г. начинается письменный период истории Коломенского. С XIV столетия до конца XIX в. и само село и окружающего его территории были владением государей. Истории Коломенского как государевой усадьбы посвящена основная часть экспозиции. С Коломенским XVI века знакомят археологические находки, изразцы, предметы вооружения и снаряжение русского воина, старопечатные и рукописные книги, иконы, в том числе связанные со временем и личностью Иоанна Грозного.
Особое значение в истории Коломенского имеет XVII век – время наивысшего расцвета государевой резиденции. На экспозиции представлена модель деревянного дворца царя Алексея Михайловича, простоявшего в Коломенском сто лет (1666-1767 гг.). Подлинные предметы XVII в.: иконы, книги, утварь, портреты царя Алексея Михайловича и царицы Натальи Кирилловны – позволяют представить дворцовую жизнь времени «отца Петра Великого». В исторических помещениях Приказных палат можно увидеть единственную в Москве реконструкцию интерьера дворцовой канцелярии второй половины XVII века.
В Органной палате, расположенной в среднем ярусе Дворцовых ворот, экспонируется уникальная коллекция механизмов башенных часов XVII – XIX вв. Среди представленных памятников древнейший сохранившийся механизм русской работы (1539 г.).
История Коломенского в XVIII – XIX вв., дворцы и дворцовая жизнь, царственные владельцы (Петр I, Екатерина II, Александр I), детали убранства и утварь из храмов Коломенского и его окрестностей, а также жизнь и быт крестьян Коломенской волости представлены в Палатах над ледниками (Полковничьи палаты).
В помещениях отреставрированных подвалов ледников XVII века впервые представлена уникальная коллекция белокаменных архитектурных деталей XVII – XVIII вв., среди которых – белокаменный декор львиных ворот в Московском Кремле, Сухаревой башни, разрушенных московских храмов.
