Экспозиция Черноморского историко-краеведческого музея размещена в семи залах и знакомит посетителей с историей и природой Черноморского района, расположенного в Северо-Западном Крыму на Тарханкутском полуострове. Экспозиция отличается хорошим оформлением, а также богатством и разнообразием представленных здесь экспонатов.
В зале природы представлена флора и фауна Тарханкута. А также фотографии и панорамы природных памятников данного региона.
Античный раздел экспозиции знакомит с находками археологических экспедиций, работающих в регионе. Здесь сосредоточена большая коллекция амфор, изящные чернолаковые и краснолаковые сосуды и другие предметы быта древних греков, датируемые IV в до н.э. – II в н.э.
В зале средних веков и новейшего времени представлены экспонаты, рассказывающие о жизни Тарханкутского полуострова и поселка Ак-Мечеть (ныне Черноморское) в эти периоды. Обращает на себя внимание, хорошо сохранившееся половецкое каменное изваяние, проект православного храма святых и праведных Захария и Елизаветы, фотографии первых семей переселенцев и учащихся церковно-приходской школы.
В разделе Этнография народов Тарханкута можно познакомиться с жизнью и бытом, ремеслами, предметами народного творчества русских, украинцев, болгар и крымских татар.
В зале Великой Отечественной войны собран материал о земляках, воевавших на разных фронтах Великой Отечественной, о партизанах и подпольщиках Черноморского района. На базе материалов, экспонируемых в этом зале, проводятся мероприятия военно-патриотической направленности.
В зале, посвященному советскому периоду представлены фотографии, личные вещи жителей Черноморского района, участников войны в Афганистане, а также экспозиции рассказывающие о развитии промышленности, сельского хозяйства и социальной сферы. Привлекает внимание посетителей водолазный костюм "трехболтовка", макет буровой установки, фотографии и документы, рассказывающие об истории и трудовых буднях крупнейшего в регионе предприятия «Черноморнефтегаз».
В музее проходят многочисленные и разнообразные выставки.
