บริเวณพิพิธภัณฑ์แบ่งเป็นอาคารจัดแสดง 3 อาคาร คือ 
         อาคาร 1 ชั้นล่าง จัดแสดงโบราณศิลปะวัตถุที่ค้นพบจากการขุดแต่งและบูรณะโบราณสถานในจังหวัดพระนครศรีอยุธยา ระหว่างพ.ศ.2499–2500 ได้แก่ พระพุทธรูปศิลปะสมัยทวารวดี ลพบุรี อยุธยา พระพุทธรูปสำคัญที่จัดแสดงได้แก่  พระพุทธรูปประทับนั่งห้อยพระบาท เป็นพระพุทธรูปศิลาขาวสมัยทวาราวดี ในท่าประทับนั่งห้อยพระบาทซึ่งเคยประดิษฐานในซุ้มพระสถูปโบราณวัดพระเมรุ จังหวัดนครปฐม กรมศิลปากรได้พยายามติดตามชิ้นส่วนต่างๆ ขององค์พระที่กระจัดกระจายไปอยู่ในที่ต่างๆ มาประกอบขึ้นเป็นองค์พระได้อย่างสมบูรณ์ นับเป็นพระพุทธรูปที่มีค่ามากองค์หนึ่งซึ่งในโลกพบเพียง 6 องค์เท่านั้น คือในประเทศไทย  5 องค์และในประเทศอินโดนีเซีย 1 องค์ ในประเทศไทยประดิษฐานอยู่ที่วัดพระปฐมเจดีย์ จังหวัดนครปฐม 2 องค์ พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ พระนคร จังหวัดกรุงเทพมหานคร 1 องค์ พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เจ้าสามพระยา 1 องค์และวัดหน้าพระเมรุ จังหวัดพระนครศรีอยุธยา 1 องค์  เศียรพระพุทธรูปสมัยอู่ทอง  ทำด้วยสัมฤทธิ์มีขนาดใหญ่มากได้มาจากวัดธรรมมิกราช แสดงให้เห็นถึงความเก่าแก่ของวัดและฝีมือการหล่อวัตถุขนาดใหญ่ในสมัยโบราณ   นอกจากนี้ยังมีเครื่องไม้จำหลักฝีมือช่างสมัยอยุธยา
 ชั้นบน จัดแสดงเครื่องทอง 2 ห้อง ห้องแรก จัดแสดงเครี่องทองที่พบในกรุพระปรางค์วัดราชบูรณะ เมื่อพ.ศ 2500  โบราณวัตถุที่สำคัญได้แก่ พระแสงขรรค์ชัยศรีทองคำ องค์พระแสงขรรค์ทำด้วยเหล็กมีคมทั้ง 2 ด้าน  ฝักทำด้วยทองคำจำหลักลายประจำยาม ลายกนกประดับอัญมณี ด้ามทำด้วยหินเขี้ยวหนุมาน ห้องที่สอง จัดแสดงเครื่องทองที่พบในกรุพระปรางค์วัดมหาธาตุประดิษฐานพระบรมสารีริกธาตุ ซึ่งบรรจุอยู่ในผอบทองคำ  ส่วนที่รอบเฉลียง จัดแสดงพระพิมพ์ที่ทำด้วยชิน(โลหะเจือชนิดหนึ่งประกอบด้วยตะกั่วและดีบุก; บุทองแดง)และดินเผา สมัยสุโขทัย ลพบุรี และสมัยอยุธยาที่ค้นพบในกรุพระปรางค์วัดราชบูรณะ วัดมหาธาตุและวัดพระราม
         อาคาร 2 จัดแสดงโบราณศิลปะวัตถุที่พบในประเทศไทยตามลำดับอายุสมัยตั้งแต่พุทธศตวรรษที่ 11-24 คือ ตั้งแต่สมัยทวาราวดี ศรีวิชัย ลพบุรี เชียงแสน สุโขทัย อู่ทอง อยุธยาและรัตนโกสินทร์ เพื่อเป็นการศึกษาเปรียบเทียบโบราณวัตถุสำคัญที่จัดแสดง เช่น พระพุทธรูปปางต่าง ๆ   พระโพธิสัตว์อวโลกิเตศวร  พระคเณศ  
         อาคาร 3  เป็นเรือนไทยที่สร้างเป็นหมู่เรือนไทยภาคกลางปลูกอยู่กลางคูน้ำ  ภายในเรือนไทยจัดแสดงศิลปะพื้นบ้าน  เครื่องมือเครื่องใช้ในชีวิตประจำวันของคนไทยสมัยก่อน เช่น หม้อดินเผา กระต่ายขูดมะพร้าวและเครื่องจักสานต่าง ๆ 
 
โบราณวัตถุเหล่านี้แสดงให้เห็นความรุ่งเรืองของกรุงศรีอยุธยาในอดีตไว้อย่างน่าชมน่าศึกษา 

เวลาเปิด-ปิด : เปิดให้เข้าชมวันพุธ-วันอาทิตย์ วันหยุดนักขัตฤกษ์ ตั้งแต่เวลา 08.30-16.00 น. ปิดวันจันทร์และวันอังคาร 

อัตราค่าเข้าชม : ชาวไทย 30 บาท ชาวต่างประเทศ 150 บาท 

สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ โทร.0 3524 1587

การเดินทาง จากกรุงเทพฯ เข้าตัวเมืองอยุธยา จากนั้นข้ามสะพานสมเด็จพระนเรศวรมหาราช  แล้วตรงไปประมาณ 2 ไฟแดง ไปอีกไม่ไกลนักจะเห็นพิพิธภัณฑ์อยู่ทางขวามือ

หมายเหตุ พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติเจ้าสามพระยา ได้จำลองตลาดบก ย่านการค้าที่เป็นแหล่งซื้อขายสินค้าของผู้คนในสมัยอยุธยารวม 10 แห่งขึ้นในพิพิธภัณฑ์ เพื่อส่งเสริมการท่องเที่ยวตลาดโบราณ และให้ความรู้เรื่องการตั้งถิ่นฐานบ้านเรือน ชุมชน และแหล่งค้าขายในสมัยกรุงศรีอยุธยา เช่น ย่านตลาดสดและตลาดเช้า ย่านตลาดซื้อขายผลไม้ ย่านตลาดขายข้างของเครื่องใช้ในชีวิตประจำวัน ย่านขนมโบราณ ย่านซื้อของใบตองและขนมที่ทำจากใบตอง ย่านขนมจีน (ตลาดขนมจีน แหล่งซื้อขายขนมของคนจีน) ย่านขายอาหารมุสลิม ย่านขายอาหารการกินสำหรับผู้เดินทาง หรือขุนนางที่จะเข้าวัง ฯลฯ โดยจะกำหนดจะจัดตลาดบกขึ้นครั้งแรกในวันอาทิตย์ที่ 4 ตุลาคม 2552 เวลา 09.00 น.
ฟังเสียงบรรยาย พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เจ้าสามพระยา