Die Kunst- und Kulturgeschichte des norddeutschen Raumes bilden die ständigen Ausstellungen des Altonaer Museums ab, indem sie etwa Grafiken, Gemälde, Textilien, Spielzeuge in verschiedenen Kontexten zu einander zeigen.
Das Erdgeschoss des Museums ist dem Thema der historischen Schifffahrt in Altona gewidmet. Die Abteilung erschließt sich in einem Rundgang durch mehrere Räume und umfasst die Sammlungsbereiche Schifffahrt, Schiffbau, Zubringerhandwerk, Fischerei und Fangtechnik, Fahrzeugbau sowie Maritime Dekoration.
Unter dem Namen "Facetten der Stadtentwicklung" wird die Altonaer Stadtgeschichte mit dem Schwerpunkt der Stadtentwicklung gezeigt und Einblicke in den Sammlungsbestand des Altonaer Museums gegeben. Außerdem werden ausgewählte Altonaer Persönlichkeiten vorgestellt, die beispielhaft für wichtige Aspekte der Stadtgeschichte stehen. Die Präsentation bildet den ersten Schritt der Erarbeitung einer zukünftigen Dauerausstellung zur Geschichte des Hamburger Westens.
Der Bereich der inszenierten historischen Bauernstuben und der Saal der Bauernhausmodelle im 2. Obergeschoss des Altonaer Museums zählen zu den ältesten Abteilungen in der Dauerausstellung des Hauses.
Das Kinderbuchhaus im Altonaer Museum ist einer der wenigen Orte in Deutschland, an denen Originalillustrationen aus Kinder- und Jugendbüchern zu sehen sind. In wechselnden, vielfältigen Ausstellungen werden die Werke namhafter Illustratoren in den Räumen des Kinderbuchhauses präsentiert.
Das oberste Stockwerk des Altonaer Museums gehört der wunderkammer, einer Ausstellung für Kinder ab dem Lesealter. Sie lädt zum Spielen ein, zum Sammeln und zum Staunen. Es gibt viel Platz zum Malen, Schreiben und Experimentieren, und auch eine Ecke zum Lesen.
In der Ausstellung „Trickkiste und Wolkentheater“ präsentiert das Altonaer Museum zeitgenössische Animations- und Trickfilme aus Altona und Hamburg — darunter bekannte Charaktere wie „Werner“ und „Wisch & Mop“. Original-Trickfolien und Puppenensembles Hamburger Künstlerinnen und Künstler zeigen ein breites Spektrum dieser besonderen Filmtechnik.
Neben der erhalten gebliebenen Kirche und dem Friedhof ist der „Dufke-Laden“ im Altonaer Museum das einzige Relikt der ehemaligen Dorfgemeinschaft Altenwerder. Im Altonaer Museum ist der „gemischte Landwarenhandel“ in unmittelbarer Nachbarschaft zu den historischen Bauernstuben ausgestellt und gibt den Museumsbesuchern einen Einblick in die Versorgung der Landbevölkerung mit Waren. Die Präsentation bildet den Zustand des Ladens im Jahr der Geschäftsaufgabe 1978 ab.
Die Lauenburger Raths-Apotheke befindet sich seit 1997 infolge einer großzügigen Schenkung im Altonaer Museum.
Das Altonaer Museum besitzt 17 norddeutsche Bauernstuben. Sie bilden ein einzigartiges Ensemble, das einen Einblick in die ländliche Wohnkultur des 18. und 19. Jahrhunderts bietet.
Die historische Säulenhalle im Eingangsbereich des Altonaer Museums ist das eintrittsfreie „Wohnzimmer des Museums“ und ein besonderer Ort für Akteurinnen und Akteure aus dem Stadtteil. Als attraktiver Willkommens- und Aufenthaltsbereich zum Loungen, Spielen und Lesen präsentiert die Halle thematisch exemplarische Highlights aus der vielfältigen kulturhistorischen Sammlung des Museums und bietet zudem eine Fläche für kleinere Ausstellungen, die vor allem von und mit Communities und Vereinen aus Altona erstellt werden.
