Il Museo di Castelvecchio ospita importanti collezioni di arte medievale, rinascimentale e moderna (fino al XVIII secolo):
- 29 sale di esposizioni di dipinti, sculture, reperti archeologici, armi con 622 opere esposte
- Gabinetti specializzati: circa 90.000 monete e medaglie, 2.650disegni, 8.000stampe, 800 lastre fotografiche 
- in deposito: 2.500dipinti, circa 500sculture e bronzi, circa 800mobili e oggetti d’arti decorative, 300 armi e 200pezzi da collezione etnografica
Oltre alle sale espositive, al Gabinetto Disegni e Stampe e al Gabinetto Numismatico sono presenti: direzione, uffici amministrativo e tecnico, archivio generale, fototeca, sala per esposizioni temporanee, punto vendita di cataloghi, laboratori artigianali di sussidio.
Il restauro, iniziato alla fine degli anni Cinquanta, ha visto collaborare strettamente il direttore Licisco Magagnato e il progettista Carlo Scarpa sia nel pensare un restauro filologico degli spazi, sia nello scegliere e collocare le opere funzionalmente ed emotivamente più vicine all'idea di museo come opera d'arte totale. Da allora il Museo di Castelvecchio è diventato punto di riferimento.