“灵江之畔”讲述史前先秦时期文明，玉环三合潭遗址、路桥小人尖土墩墓以及临海上冯村青铜器窖藏遗址等文物，大体描绘了当地文明从新石器时代到青铜时代的演进过程。“章安古港”所代表的是秦汉六朝时期的台州，这段历史让台州从瓯越自治部落联盟转变成为帝国郡县，值得一提的是，这一篇章有巨幅“卫温远航台湾”画像。进入两宋后，台州人才辈出，在文化创造和交流方面，都有令人瞩目的成就，这些历史在“天台之州”都能看到。“赤城潮涌”主要是元明清到民国的岁月，台州先后经历了抗元、抗倭、抗清和清末民初的动乱，从中反映出台州人不屈不挠的硬气品质。
三楼的“大地情怀——台州民俗陈列”展厅，采用明代台州人王士性的文化地理学理论解读台州民俗生活，以“山谷之民”“泽国之民”“海滨之民”三个篇章，讲述了台州人从古到今的发展演变。丘陵山地的山民、水网平原的农民和海湾岛屿的渔夫，由于环境的差异，具有不同的性格与风习。天台、仙居山区，温黄、杜桃平原，三门湾、台州湾和乐清湾的滨海地区，不同的民情风俗编织出台州大地的丰富多姿。
馆内也有许多便民服务设施，如“妈咪暖心小屋”，小屋配有育婴师负责管理，开放时间为上午9点至下午4点30分。小屋配备了哺乳沙发、尿布台、洗手台、消毒柜、温奶器、婴儿床、幼儿沙发、绘本读物以及摇摇马等设施设备。这座小屋也被评为全省第四批示范点。此外，市博物馆还配有第三卫生间、大工匠教室、商店、图书角等各种实用设备，满足不同人群的需求。
