Une exceptionnelle collection de modèles de navires présente ce qui constituait jusqu'à la fin du XXe siècle l'essentiel de la flotte de guerre française en Méditerranée. Deux grands modèles très spectaculaires, le vaisseau Le Duquesne et la frégate La Sultane, servaient d'instruction aux marins. On y entre par l'ancienne Porte principale de l'Arsenal, classée Monument historique, élevée en 1738. Le musée raconte la vie maritime de la ville de Toulon, la création de son arsenal, son évolution, à travers les œuvres et les peintures de Joseph Vernet, Pascal de La Rose, Morel-Fatio, Vincent Courdouan, Eugène Dauphin, François Nardi, Albert Brenet... Les galères et le bagne, la révolution industrielle, la Marine et ses colonies, la sculpture navale et l'évolution du paysage maritime sont autant de thèmes abordés le long du parcours de visite.