Bé que els primers anys funcionà sobretot com a local d’activitats cíviques i culturals, a partir de la dècada de 1970 anà incorporant progressivament funcions museístiques. Fites d’aquesta etapa foren la creació de l’arxiu històric de la ciutat (1979) i la restitució el 1980 de diverses peces que havien estat espoliades, entre les quals una escultura de la deesa Venus. Actualment els fons del museu consten de cinc grans divisions: arqueològic, artístic, històric i patrimoni documental. Les restes romanes de l’antiga Baetulo, visitables al subsol, són el vessant més destacat del museu, amb diversos elements arquitectònics, peces artístiques i d’us quotidià, inscripcions, etc. i la llarga tradició d’excavacions i prospeccions en fan una de les ciutats romanes més ben conegudes de Catalunya. Sobresurt també una col·lecció d’art dels segles XIX i XX. El 2006 presentà la renovació de la museografia i la il·luminació de les termes romanes. El 2007 retornaren al museu 614 objectes que havien estat espoliats el 1940 del museu de l’Agrupació Excursionista de Badalona i traslladats al Museu Arqueològic de Barcelona. El mateix any s’inaugurà el Jardí de Quint Licini, una intervenció que ampliava el circuit d’espais arqueològics de la Baetulo romana amb la museïtzació de les restes de les estances de qui fou el principal patrici de la ciutat; hi destaca la recuperació de la piscina i la recreació audiovisual del jardí i la piscina a l’època (segle I dC).
El 2008 el museu inaugurà una de les seves extensions, la casa dels Dofins, que és un dels edificis més rellevants de l’antiga ciutat romana, notable per la qualitat dels mosaics que la decoraven. Mitjançant els elements audiovisuals, el so, la llum i l’ambientació escenogràfica, el visitant hi pot entreveure com vivia una família patrícia a l’època romana. El 2010 inaugurà una nova museïtzació de les restes de la ciutat romana de Baetulo situades al subsol de l’edifici i la renovació de l’exposició permanent, molt més àmplia que l’anterior. La intervenció permet visitar en un sol espai el conjunt de les termes romanes i la zona del Decumanus, situada a l’entorn de l’antic fòrum de Baetulo. Es tracta d’un conjunt arqueològic de 3.400 m2, un dels jaciments coberts més grans de Catalunya.