Στο Βυζαντινό Μουσείο Φθιώτιδας έχουν συγκεντρωθεί ευρήματα από όλη την έκταση του σημερινού νομού Φθιώτιδας, τα οποία καλύπτουν χρονολογικά μία ευρεία περίοδο, από τους παλαιοχριστιανικούς μέχρι και τους υστεροβυζαντινούς χρόνους. Η έκθεση αναπτύσσεται σε τέσσερις αίθουσες στο ισόγειο και τον πρώτο όροφο του κτηρίου και στοχεύει στη γνωριμία του ευρύτερου κοινού με την ιστορία και τη ζωή της βυζαντινής Φθιώτιδας.

Η αίθουσα του ισογείου είναι αφιερωμένη στην τέχνη των παλαιοχριστιανικών ψηφιδωτών δαπέδων, πολυάριθμα δείγματα της οποίας έχουν εντοπιστεί στη Φθιώτιδα. Εκτίθενται τμήματα ψηφιδωτών από την Πελασγία, τον Αχινό και τα Βαρκά Υπάτης, και φωτογραφικό υλικό από άλλα αντίστοιχα ευρήματα. Σε ξεχωριστό τμήμα παρουσιάζονται τα υλικά και η τεχνική κατασκευής ενός ψηφιδωτού, με σύγχρονες ψηφίδες και δείγματα σύγχρονων ψηφιδωτών, δίνοντας μάλιστα τη δυνατότητα στον επισκέπτη να αντιληφθεί και με την αφή του την υφή μιας ψηφιδωτής επιφάνειας.

Στον πρώτο όροφο ο επισκέπτης συναντά κατ' αρχήν ένα μεγάλο πίνακα όπου παρουσιάζονται τα σημαντικότερα παλαιοχριστιανικά και βυζαντινά μνημεία της Φθιώτιδας. Η βόρεια αίθουσα είναι αφιερωμένη στον παλαιοχριστιανικό ναό, την λεγόμενη βασιλική. Αρχιτεκτονικά μέλη και τμήματα ψηφιδωτών με αφιερωματικές επιγραφές που προέρχονται από βασιλικές της Φθιώτιδας παρουσιάζουν στοιχεία του εσωτερικού αυτών των οικοδομημάτων. Σε δύο μεγάλες προθήκες εκτίθενται επίσης αντικείμενα καθημερινής χρήσης (λυχνάρια, αγνύθες, μαγειρικά σκεύη κ.α.) από την ανασκαφή της βασιλικής των Δαφνουσίων Λοκρών στην Αρκίτσα.

Στο κεντρικό τμήμα του ορόφου αναπτύσσονται η έκθεση της νομισματικής κυκλοφορίας στη Φθιώτιδα και η νομισματική συλλογή του Κωνσταντίνου Κοτσίλη. Στη νομισματική κυκλοφορία εκτίθενται νομίσματα και νομισματικοί θησαυροί από διάφορες θέσεις της περιοχής, χρονολογούμενα από τους παλαιοχριστιανικούς χρόνους ως και την οθωμανική περίοδο, ενώ ειδική αναφορά γίνεται στο νομισματοκοπείο των Νέων Πατρών (αρχές 14ου αι.). Η συλλογή του Υπαταίου Κ.Κοτσίλη, δωρεά του κατόχου της στο Μουσείο, περιλαμβάνει αρχαία ελληνικά, βυζαντινά και νεώτερα νομίσματα, καθώς και μία ενότητα με αργυρά περσικά νομίσματα της δυναστείας των Σασσανιδών.

Η νότια αίθουσα φιλοξενεί αρχιτεκτονικά γλυπτά της βυζαντινής περιόδου. Δεσπόζει το μεγάλο μαρμάρινο τέμπλο από τον Ταξιάρχη Άγναντης Λοκρίδας (12ος-14ος αι.), μαζί με το οποίο εκτίθενται τμήματα του γλυπτού διακόσμου της κατεστραμμένης μονής των Αλεπόσπιτων (12ος αι.).

Στο εργαστήριο συντήρησης του Μουσείου συντηρούνται ευρήματα από περισυλλογές και σωστικές ανασκαφές που διενεργεί η 24η ΕΒΑ.