Il museo ha sede all'interno di palazzo Parolari. Il percorso espositivo permanente è collocato in sei sale al secondo piano, in attesa di riallestire nuove sezioni al pianterreno, compresa quella Paleontologica con i calchi delle orme dei dinosauri scoperte ai Lavini di Marco. La prima sala ospita una selezione della collezione ornitologica, la più importante della provincia con 1200 esemplari, in gran parte di provenienza locale. Seguono le sezioni dedicate ai mammiferi europei, in particolare alpini (orso, lupo, cervo, stambecco, camosci, ecc.) e a quelli esotici (leone, leopardo, scimmia). Nelle tre sale rimanenti sono collocate le collezioni archeologiche. In apposite vetrine sono esposti reperti pre-protostorici (asce in pietra levigata, strumenti in selce, manufatti in lega di rame, terracotte), materiali d’epoca romana e medievale, monete e lapidi – in larga parte provenienti da ritrovamenti fortuiti e campagne di scavo in vari siti del Trentino meridionale (Corsi d’Isera, Corno di Mori, grotte di Castel Corno, Pizzini di Castellano, Colombo di Mori, ecc.) – ma anche la ricca ed eterogenea raccolta di antichità lasciata da Orsi a Rovereto, che comprende molti materiali della Magna Grecia e oltre 1100 esemplari di monete greche. Al terzo piano sono stati ricavati locali per mostre temporanee e una sala convegni, mentre il piano terra ospita, oltre a spazi espositivi, un ambiente dove si raccontano i 160 anni di storia dell’importante istituzione culturale. Nel giardino del Museo si trova un modernissimo Planetario, uno strumento sofisticato per svelare i misteri della volta stellata, che costituisce – insieme all’Osservatorio astronomico di Monte Zugna attivo dal 1997 – la sezione astronomica del Museo. Fuori e dentro la città il Museo Civico di Rovereto gestisce altri siti culturali e sperimentali: dal sito paleontologico dei Lavini di Marco con le orme di dinosauri carnivori ed erbivori vissuti milioni di anni fa all’orto botanico a Brentonico presso Palazzo éccheli-Baisi; dalla Villa Romana d’Isera al settecentesco Palazzo Alberti in Corso Bettini con la mostra permanente del lascito Carlo Fait, per finire con Sperimentarea, una “cittadella per la ricerca scientifica e la didattica” con spazi dedicati all’archeologia sperimentale e alle attività naturalistiche, presso il Bosco della Città, poco lontano dal centro cittadino.
Nel 2011 sono state aperte anche le sale al piano terra con le sezioni di mineralogia, petrologia, paleontologia e degli invertebrati.
