Музей знакомит с природой края, историей основания города, основными промыслами края, бытом городского и крестьянского населения XVIII - XIX вв., а также с художественными залами, где расположены живописные и графические работы художников второй половины XIX века, в том числе И.Н. Крамского.
Экспозиция музея рассказывает об истории основания Острогожской крепости и города Острогожска в 1652 году, уникальных природных особенностях местности, условиях жизни острогожцев XVIII- XIX вв, периоде Великой Отечественной войны 1941-1945 гг.
В художественной коллекции музея представлены подлинные работы известных русских художников: И.Н. Крамского, В.Д. Поленова, А.И. Корзухина, Н.А. Ярошенко, И.Е. Репина, И.К. Айвазовского, Е.Е. Волкова, А.И. Куинджи, И.И. Шишкина, К.В. Лемоха и других. Экспонируются картины учеников И.Н. Крамского - М.Л.Щербатова, Е.М. Бём, Е.С. Зарудной-Кавос, земляка и ровесника И.Н.Крамского, основателя Воронежской рисовальной школы Л.Г. Соловьёва, дочери художника С. И. Юнкер-Крамской. Интересны академические работы И.Н. Крамского, Н.Д. Дмитриева-Оренбургского, Н.А. Кошелева, Ф.А.Бронникова, рисунки Ф.А. Малявина, В.В. Переплётчикова, акварели А. Н. Бенуа.
В отдельном зале представлена коллекция бронзы XVI-XVIII веков, фарфора частных и государственных заводов России XIX - XX века, антикварная мебель, миниатюры. Эту коллекцию передал музею в 1967 году М.М. Мелентьев, уроженец Острогожска.