To Μουσείο βρίσκεται σε φάση επανέκθεσης των συλλογών του. Κατά την πρώτη φάση της επανέκθεσης, τον Ιούνιο 2015, εγκαινιάστηκε η μόνιμη έκθεση για τα επιστημονικά όργανα του Mουσείου με τίτλο: «Επιστημονικά όργανα: εργαλεία έρευνας και εκπαίδευσης». Οι επόμενες εκθέσεις θα αφορούν στην ιστορία του κτηρίου και στις προσωπικότητες του Πανεπιστημίου Αθηνών. Σήμερα, η οργάνωση και η παρουσίαση των αντικειμένων είναι θεματική και ακολουθεί τη διάκριση στις πρώτες Σχολές του Πανεπιστημίου.
Το Μουσείο εμπλουτίζει συνεχώς τις συλλογές του με δωρεές ή αγορές. Οι συλλογές απαρτίζονται από βιβλία (συγγράμματα καθηγητών του Πανεπιστημίου, παλαιές και σπάνιες εκδόσεις), χειρόγραφα, επιστολές, διπλώματα, επιστημονικά όργανα (ιατρικής, φυσικής, χημείας, φαρμακολογίας), φωτογραφίες, μετάλλια, σφραγίδες και αναμνηστικά του Πανεπιστημίου.
Οι κυριότερες συλλογές του Μουσείου, περιλαμβάνουν:
Συλλογή Βιβλίων | Περιλαμβάνει τις πρώτες ελληνικές επιστημονικές εκδόσεις νομικής, ιατρικής, φυσικής, χημείας, αστρονομίας, ιστορίας, φιλοσοφίας, αρχαιολογίας και γλωσσολογίας, καθώς και άλλα έργα των πρώτων καθηγητών του Πανεπιστημίου Αθηνών, επιστημονικές επετηρίδες και παλαιές και σπάνιες εκδόσεις, έργα του νεοελληνικού διαφωτισμού.
Συλλογή Χειρογράφων | Περιλαμβάνει χειρόγραφα βιβλία, έγγραφα, επιστολές και σημειώσεις.
Συλλογή Εντύπων | Περιλαμβάνει εφημερίδες, περιοδικά, επετηρίδες, φυλλάδια με λόγους πρυτανικούς και επετειακούς, διδακτορικές διατριβές και ανάτυπα.
Συλλογή Επιστημονικών Οργάνων | Τα όργανα της συλλογής χρησιμοποιούνταν στο πλαίσιο διδασκαλίας κυρίως της αστρονομίας, της ιατρικής, της φυσικής, της χημείας και της φαρμακολογίας. Πολλά από τα εκθέματα της συλλογής αποτελούν μέρος της μεγάλης συλλογής επιστημονικών οργάνων που βρίσκεται στο κτήριο του Παλαιού Χημείου, στη συμβολή των οδών Σόλωνος και Χαριλάου Τρικούπη.
Συλλογή Παλαιών Φωτογραφιών | Τη συλλογή απαρτίζουν κυρίως πορτρέτα καθηγητών και φωτογραφίες από τη ζωή του Πανεπιστημίου (επετειακές εκδηλώσεις, αναμνηστικές από διδασκαλία μαθημάτων, κτηριακές, κ.ά.).
Συλλογή Αναμνηστικών | Περιλαμβάνονται μεταξύ άλλων, το πρώτο Μητρώο των Φοιτητών (1837-1867), το πρώτο Πρωτόκολλο, αποδείξεις εγγραφής, φοιτητικές ταυτότητες, σημαίες, κύπελλα καθώς και το Λάβαρο του Πανεπιστημίου (1887).
Συλλογή Ψηφισμάτων | Περιλαμβάνονται κυρίως χειρόγραφες επιστολές που στάλθηκαν στο Πανεπιστήμιο με αφορμή τις διάφορες επετείους από την ίδρυσή του (75, 100 και 150 χρόνια), από Πανεπιστήμια του εξωτερικού, αρχαιολογικές σχολές, ελληνικά σχολεία, αλλά και σχολεία της Κωνσταντινούπολης, της Σμύρνης, της Αδριανούπολης, κ.ά.
Συλλογή Προσωπογραφιών | Η συλλογή αποτελεί μέρος της συλλογής προσωπογραφιών του Πανεπιστημίου Αθηνών. Πρόκειται για πορτρέτα Ελλήνων καθηγητών και ευεργετών του Πανεπιστημίου, έργα κυρίως Ελλήνων ζωγράφων. Περιλαμβάνει επίσης μια μικρή συλλογή προσωπογραφιών των «Διδασκάλων του Γένους».
Συλλογή Μεταλλίων | Περιλαμβάνει μετάλλια του Πανεπιστημίου, της Ακαδημίας Αθηνών, στρατιωτικά μετάλλια, κ.α..
Συλλογή Σφραγίδων | Η συλλογή χρονολογείται από την ίδρυση του Πανεπιστημίου (1837), όταν ακόμα ονομαζόταν Οθώνειο και σύμβολό του ήταν ο θυρεός του βασιλιά Όθωνα. Περιλαμβάνει σφραγίδες του Πανεπιστημίου με τις διάφορες ονομασίες που κατά καιρούς απέκτησε, σφραγίδες των Σχολών και των παραρτημάτων του.