Los fondos conservados incluyen colecciones de maquetas de barcos, dioramas, armas, instrumentos náuticos, mapas, pinturas, un fondo arqueológico. La pieza más valiosa del museo es la reproducción a tamaño real de la Galera Real de Don Juan de Austria, buque insignia de la escuadra de la Santa Liga en la batalla de Lepanto.
Creado en 1936, el museo ha podido abrir sus puertas solo en el año 1942. En 2006 ha sido declarado Museo de Interés Nacional.
El Museo se encuentra situado en el majestuoso edificio gótico de las Atarazanas Reales (les Drassanes Reials), el antiguo arsenal de galeras de la Corona de Aragón construido en los siglos XIII-XIV y ampliado posteriormente. Estamos hablando del astillero medieval más completo y mejor conservado del mundo, catalogado como Monumento Histórico - Artístico por su relevancia. Con una superficie total de 18.000m2, el conjunto está formado por una sucesión de diez naves sostenidas sobre pilares rectangulares y por varios elementos fortificados. Las naves tienen entre 8,40 y 13,5 metros de ancho, suficiente para la construcción y mantenimiento de los navios de guerra de la época.
En el Port Vell de Barcelona el Museo Maritimo guarda y mantiene en activo varias embarcaciones históricas como el pailebote Santa Eulàlia, el bote Pòl·lux, el velero Drac y el laúd Lola. En el Muelle de Bosch i Alsina está amarrado el Santa Eulàlia, un velero de tres mástiles y 46 metros de eslora construido en 1918. El barco puede ser visitado todos los días excepto el periodo cuando está navegando.