Le musée abrite les objets provenant des monuments et des fouilles sur l'Acropole : bas-reliefs, statues et céramiques allant de la Préhistoire à l'antiquité tardive. Les collections, sont organisées en cinq thèmes : les pentes de l'Acropole, l'Acropole archaïque, le Parthénon, les autres monuments de l'Acropole classique et les « autres collections ».

La forme du musée sur pilotis a permis de conserver et de présenter une partie des ruines antiques qui se trouvent sur le site. Une partie du quartier de la ville des ive siècle au viie siècle est ainsi visible. La montée vers le premier étage présente divers objets venant des sanctuaires qui se trouvaient sur et autour de l'Acropole. Le premier étage en montant est consacré aux périodes mycénienne, géométrique, archaïque et sévère. Le troisième étage est intégralement réservé au Parthénon. Il est organisé en rectangle, sur le modèle du temple. Ainsi, les métopes, frise et frontons sont visibles par le visiteur exactement comme ils étaient à l'origine. Toutes les parties qui se trouvent dans d'autres musées ont été remplacées par des copies. En redescendant, le visiteur traverse l'autre partie du premier étage consacrée à l'Érechthéion et principalement à ses Caryatides, aux frise et parapets du temple d'Athéna Nikè (dont l’Athéna remettant sa sandale) et des objets allant du ve siècle av. J.-C. au ve siècle après J.-C.4. Quatre des Caryatides sont originales ; la cinquième est un moulage. Quant à la sixième, elle se trouve au British Museum.