En el segundo piso del Museo hay siete salas de exhibición.
La primera es la dedicada a Marinos Ilustres del siglo XX en donde se destaca a 15 personajes de la vida naval que entregaron notables aportes a la Armada como al país.
A continuación, en la Sala de Exhibiciones Temporales se montan distintas muestras temáticas del propio Museo o de entidades externas que quieren mostrar algún tema en particular. En estos días, se encuentran dos de estas exhibiciones: "Rapa Nui, proyección de Chile en el Pacífico", dedicada a la Isla de Pascua y su relación histórica con el país, a través de la Armada. Y, "Este antiguo chango de Mejillones", de la Ilustre Municipalidad de ese puerto, que está exhibiendo elementos de un personaje que vivió de la captura de lobos marinos hace más de 1500 años.
Posteriormente, la sala de la Cofradía de los Capitanes del Cabo de Hornos, que contiene un fascinante despliegue de los viajes históricos a través del cabo.
Y, a su lado, la sala de la Hermandad de la Costa, que exhibe elementos de esta agrupación.
Continuando el recorrido, la sala Almirante Merino, impulsor del retorno del Museo Naval y Marítimo a las dependencias de la Primera Escuela Naval.
Luego, la sala Infantería de Marina, con elementos que muestran el desarrollo e historia de este cuerpo.
La sala de Modelismo Naval con decenas de maquetas de naves de ayer y hoy.
Finalmente, la sala Puerto Didáctico, diseñada especialmente para los pequeños puesto que en ella pueden conocer más del mar, en forma entretenida y práctica.