В центре внимания музейной экспозиции находится Ярославль с его хорошо узнаваемыми городскими ландшафтами, а также личные истории ярославцев, героев войны и тружеников тыла. Посетитель может попытаться понять, как люди проживали жизнь день за днем, как изменилась повседневность, в которую вторглась война.
Экспозиция не только показывает, как воевали на разных фронтах Великой Отечественной уроженцы Ярославского края, но и рассказывает о жизни в тылу, о женщинах и детях, вынесших на своих плечах все тяготы военных лет.
Важной темой музейной экспозиции является военное детство: о нем рассказывают детские рисунки военного времени, вещи и игрушки, документы о труде детей и подростков в годы войны.
Кроме экспонатов, связанных с личными историями, только в Музее боевой славы можно увидеть подлинные образцы огнестрельного и холодного советского и немецкого оружия, мин, гранат и снарядов времен войны.
Современное мультимедийное оборудование насыщает экспозицию документальными архивными кино- и фотоматериалами. С помощью телевизоров, проекторов и цифровых экранов посетители музея могут увидеть Ярославль в 1938 году, документальные хроники с фронта, работу в сельской местности и создание снарядов на заводах, торжественный прием в Северный флот подводной лодки «Ярославский комсомолец».
Важной частью музейного собрания является парк военной техники советского периода перед зданием музея.