Dal 1984, il Museo di storia naturale e archeologia è organizzato in tre sezioni: naturalistica (divisa in due sottosettori: Scienze della Terra – con cinque sale – e Scienze della Vita – con sei sale–);archeologica suddivisa (anche questa in due sezioni a sua volta: preistoria-protostoria – che comprende i Veneti Antichi – ed epoca romana); una sezione staccata sita a Schievenin di Quero (BL). Le collezioni naturalistiche sono raccolte storiche chiuse, appartenenti ai XVIII e XIX secolo, e collezioni recenti acquisite direttamente dal museo o donate. Queste collezioni hanno stretti legami con la regione e con l’Italia, tuttavia sono presenti anche reperti esotici di insetti, uccelli, pesci e mammiferi; entrambi i sottosettori mineralogico e geo-paleontologico comprendono pezzi provenienti da tutto il mondo. Le collezioni archeologiche sono principalmente di proprietà statale e depositate presso il museo; solo in minima parte sono di proprietà civica e rappresentano reperti ricavati da scavi o da raccolte di superficie condotti nei dintorni di Montebelluna in anni recenti.
