Историческая экспозиция располагается на двух этажах здания новой хлебной биржи. Первые залы экспозиции располагаются в цокольном этаже. Здесь можно познакомиться с древнейшим прошлым (Залы Палеонтологии и Археологии), природой Рыбинского края, историей Рыбной слободы.
Территория Рыбинского района в геологическом отношении является уникальной. В силу особенностей геологического строения Ярославской области, большинство памятников оказалось в пределах Рыбинского района. Здесь имеются прекрасные обнажения триасовых, юрских и меловых отложений мезозойской эры, различные морены и межледниковые отложения плейстоценовой эпохи кайнозойской эры. Многие образцы собраны на территории Ярославской области, и в частности Рыбинского района, они относятся к так называемому «наносному» материалу.
В следующем разделе исторической экспозиции представлено древнейшее прошлое Рыбинского края. Человек в наших краях появился менее 20 тысяч лет назад – в конце палеолита, древнекаменного века. В экспозиции представлены находки археологов, датируемые от палеолита (20 тысяч лет назад) до первых славянских поселений на нашей территории (IX век).
Центральная экспозиция раздела «Археология» посвящена Рыбинской археологической экспедиции и исследованию поселения Усть-Шексны. Первое упоминание поселения Усть-Шексна появляется в русских летописях 1071 года. Являясь одним из узелков Волго-Балтийского торгового пути, средневековая Усть-Шексна была и крупным ремесленным центром.
Зал «Природа Рыбинского края» показывает многообразие видов животного и растительного мира. Здесь представлено 50 видов животных и птиц: бурый медведь, рысь, лесная куница, белка, барсук, кабан, глухарь, рябчик, тетерев, дрозды, иволга, филин, бородатая неясыть, болотная сова, ушастая сова, воробьиный сычик.
Рассказ об истории края продолжается в экспозиции «Рыбная слобода XVI-XVIII веков». Предшественница города Рыбинска – Рыбная слобода – впервые упоминается в духовной грамоте великого князя Ивана III. Основным населением Рыбной слободы того времени были рыбные ловцы – Рыбная слобода платила рыбный оброк. На протяжении XVII века исключительное право рыбнослободцев на ловлю рыбы в Волге, Шексне и Мологе неоднократно подтверждалось царскими грамотами и указами. Во времена правления Петра I Рыбная слобода становится важнейшим внутренним портом Российской империи. И не случайно императрица Екатерина II в 1767 году посетила Рыбную слободу. Артефакт этого визита – кресло, подаренное купцам царице, и оставленное в слободе как память о высочайшем посещении. В 1777 году Рыбная слобода становится уездным городом. Интересно, что название «Рыбинск» появилось не сразу. Екатерина II в своем указе предписывает городу называться Рыбным, в некоторых документах встречается название Рыбнослободск. Но к концу XVIII века окончательно сформировалось название Рыбинск. Под таким названием наш город присутствует на карте Ярославского наместничества конца XVIII века.
В залах «Рыбинск в XIX-XX веках» показан «золотой век» рыбинского купечества. Он был связан с вводом в строй сразу двух новых водных систем, соединивших Волгу с Петербургом. Их появление закрепило за Рыбинском роль важнейшего транспортного узла в Верхнем Поволжье, способствовало развитию торговли и строительству первого в российской провинции здания товарной биржи. В XIX веке Рыбинск приобщился ко всем благам, только что открытым цивилизацией: в городе появились водопровод, электричество, телефон. В Рыбинск можно было приехать на пароходе и по железной дороге. В экспозиции можно познакомится с именитыми купцами, представителями интеллигенции, изменивших облик города.
В «Художественной галерее» представлены живописные полотна русских художников XVIII – начала XX века: И. Айвазовского, И. Шишкина, К. Маковского, В. Верещагина, З. Серебряковой и многих других. Познакомиться с представителями местных дворян Тишининых, Лихачевых, Мусиных-Пушкиных можно в разделе «Усадебные портреты». Каждый раздел дополнен предметами мебели и фарфора.
Завершает знакомство с художественной коллекцией выставка «Православное искусство из фондов музея», на которой представлены иконы родовые, монатырские, церковные (в том числе «романовского письма»), мелкая пластика, предметы культа, одежда священнослужителей.
В отделе «Музей Мологского края им. Н.М. Алексеева» можно познакомиться с историей города Мологи, с созданием Рыбинского водохранилища. Послушать воспоминания мологжан, посмотреть фильм о переезде мологжан на новые земли.
В отделе «Мемориальный дом-музей академика А.А. Ухтомского» рассказывается о жизни и деятельности выдающегося ученого, физиолога, академика Алексея Ухтомского. В доме воссоздана атмосфера дома, в котором Алексей провел свои детские годы.
