Começado a ser reunido ainda durante o século XVIII, atualmente o acervo do Museu de Marinha conta com mais de 18.000 peças. Destas, cerca de 2.500 foram selecionadas para figurar na sua exposição permanente, retratando os mais diversos aspetos do passado marítimo português, bem como as diferentes atividades ligadas ao mar.
Neste sentido, a grande aventura dos Descobrimentos, por ter constituído a época áurea das navegações portuguesas, constitui o principal tema da sua exposição permanente, salientando-se a evolução da construção naval portuguesa neste período, através de inúmeros modelos de navios da época, bem como os instrumentos científicos que permitiram essas viagens, entre outros elementos representativos do quotidiano da vida a bordo.
A evolução da Marinha de Comércio encontra-se também representada através da exposição de dezenas de modelos de navios que pertenceram às principais companhias de navegação portuguesas, desde finais do século XIX até aos nossos dias.
A Marinha de Guerra Portuguesa está presente em igual destaque, desde os navios de propulsão mista de finais do século XIX, até às modernas fragatas da atualidade, sem esquecer a Aviação Naval, representada, entre outros, pelo célebre hidroavião "Santa Cruz" que, pilotado por Gago Coutinho e Sacadura Cabral, concluiu a 1ª Travessia Aérea do Atlântico Sul em 1922.
De salientar ainda a evocação à pesca do bacalhau, às embarcações tradicionais utilizadas no tráfego fluvial e na pesca costeira e às embarcações reais e de recreio, as quais constituem mais alguns dos muitos temas patentes na exposição permanente do Museu de Marinha.