Το Αρχαιολογικό Μουσείο Λαμίας στεγάζεται στον αναστηλωμένο οθωνικό στρατώνα, που βρίσκεται στην ακρόπολη της αρχαίας Λαμίας στον κηρυγμένο αρχαιολογικό χώρο του Κάστρου της Λαμίας. Στο ισόγειο του Μουσείου εκτίθενται ένα μαρμάρινο άγαλμα φιλοσόφου σε φυσικό μέγεθος, ρωμαϊκών χρόνων, από τον Αχινό, ένα σύνολο επιτύμβιων στηλών, τύπων συναντώμενων στη Φθιώτιδα και μία απελευθερωτική επιγραφή δούλων από τον Αχινό. Στον πρώτο όροφο, εκτίθενται γλυπτά, όπως κεφαλές, κορμοί, αναθηματικά ανάγλυφα. Ένα σημαντικό για την εικονογραφία του είναι το μαρμάρινο αναθηματικό ανάγλυφο στην Αρτέμιδα Ειλείθυια του τέλους του 4ου αι. π.Χ, το οποίο εντάσσεται στον κύκλο της Πραξιτέλειας Σχολής. Στις προθήκες Ι και Ια-Ιβ, της βόρειας αίθουσας, εκτίθενται ευρήματα της νεολιθικής εποχής, όπως κεραμικοί τύποι όλων των φάσεων της εποχής, πήλινα ειδώλια, κοσμήματα και σφονδύλια. Οι επόμενες περιλαμβάνουν ευρήματα της πρώιμης εποχής του Χαλκού (προθήκες ΙΙ και ΙΙα-β) και της μέσης εποχής του Χαλκού (προθήκες ΙΙΙ και ΙΙΙα-β) με χαρακτηριστικούς τύπους αγγείων, πήλινων και λίθινων. Σημαντικό θεωρείται ένα περίαπτο-σφραγίδα από στεατίτη. Στη συνέχεια εκτίθενται προϊόντα κεραμικής, μεταλλοτεχνίας και μικροτεχνίας της ύστερης εποχής του Χαλκού. Συγκεκριμένα, στις προθήκες IV και V, σε σχηματοποιημένα ομοιώματα άνδρα και γυναίκα διατάσσονται αντικείμενα χαρακτηριστικά κάθε φύλου, όπως όπλα, εργαλεία, κοσμήματα και εξαρτήματα ενδυμασίας. Στις προθήκες VII, VIII και ΙΧ παρατίθενται όλοι οι κεραμικοί τύποι της ύστερης εποχής του Χαλκού και της μεταβατικής περόδου, ενώ στην προθήκη VI υπάρχουν πολύτιμα αντικείμενα της εποχής, όπως χρυσά κοσμήματα, σφραγιδόλιθοι, ειδώλια και ένα τμήμα εικονιστικού κρατήρα με παράσταση πολεμικού πλοίου από τον Κύνο. Ακολουθούν τα ευρήματα της πρωτογεωμετρικής-γεωμετρικής εποχής με αγγεία (προθήκη Χ και ΧΙΙα) και αντικείμενα μεταλλοτεχνίας τοποθετημένα σε σχηματοποιημένα ομοιώματα άνδρα και γυναίκας, χαρακτηριστικά κάθε φύλου, όπως όπλα, εργαλεία, κοσμήματα και εξαρτήματα ενδυμασίας. Ακολουθούν τα ευρήματα της αρχαϊκής εποχής, στην οποία κυριαρχούν τα ευρήματα από το Μαντείο του Απόλλωνα στο Καλαπόδι, όπως η στέγη και τα κιονόκρανα του ναού, ο βωμός με τα αφιερώματά του, χάλκινοι τρίποδες και αφιερώματα του ναού (προθήκη ΧΙΙΙγ και XIVα). Εκτίθεται χάλκινο κράνος, ιλλυρικού τύπου, από την Ευρυτανία, στέγη και τμήμα γείσου αρχαϊκής στοάς. Η προθήκη XIV περιλαμβάνει αφιερώματα από άλλα ιερά της Φθιώτιδας, μεταξύ των οποίων ξεχωρίζει αγαλμάτιο Αρτέμιδας από τη Μελιταία και ακόμη ένας μαρμάρινος κορμός Δήμητρας. Στη νότια αίθουσα εκτίθενται ευρήματα κλασικών, ελληνιστικών και ρωμαϊκών χρόνων με χαρακτηριστικά κεραμικά και γυάλινα αγγεία (προθήκες XV και XVI), καθώς και πήλινα ειδώλια (προθήκη XVII). Η προθήκη XVIII περιλαμβάνει διακοσμημένα αγγεία, όπως μελανόμορφα, ερυθρόμορφα, λευκές ληκύθους, πινάκια, που μαρτυρούν σχέσεις με Αττική, Κόρινθο και Βοιωτία. Κοσμήματα, σκεύη, εργαλεία, όπλα και τμήματα αγαλμάτων από χαλκό και σίδηρο εκτίθενται στην προθήκη ΧΧΙΙ, πήλινες μάσκες Διονύσου και Περσεφόνης στην προθήκη ΧΙΧ και αντικείμενα αφιερωμένα στο παιδί στην προθήκη ΧΧ. Αναπαρίστανται με πρωτότυπα υλικά οι επικρατέστεροι τύποι τάφων της περιοχής, συνοδευόμενοι από τις αντίστοιχες επιτύμβιες στήλες. Η προθήκη ΧΧΙα περιέχει τεφροδόχο αγγείο και η προθήκη ΧΧΙβ έναν σημαντικό ερυθρόμορφο κρατήρα του 5ου αι. π.Χ με παράσταση από τον ορφικό κύκλο. Εκτίθεται επίσης μωσαϊκό δάπεδο ελληνιστικών χρόνων με παράσταση Τριών Χαρίτων, πάνω από το οποίο υπάρχει αναπαράσταση τράπεζας με σκεύη φαγητού. Τα χρυσά κοσμήματα των ελληνιστικών χρόνων εκτίθενται στην προθήκη XXVI, ενώ χαρακτηριστικά αγγεία ρωμαϊκών χρόνων στην προθήκη XXV. Αφιερωμένη στην οικονομία είναι η προθήκη XXVII, όπου εκτίθενται προνομισματικές μορφές χρήματος, νομίσματα κοπής φθιωτικών πόλεων και ξένων κοπών που κυκλοφορούσαν στην περιοχή, όπως και ένα ρωμαϊκό σταθμίο με προτομή Αθηνάς.