Η μόνιμη συλλογή του Αρχαιολογικού Μουσείου της Ρόδου αποτελείται από ευρήματα ανασκαφών της ιταλοκρατίας κυρίως, στη Ρόδο και τα υπόλοιπα Δωδεκάνησα. Μυκηναϊκά κοσμήματα, αγγεία και μικροαντικείμενα από ταφικά σύνολα της Ιαλυσίας και της Καμίρου από τη γεωμετρική ως την κλασική περίοδο(9ος-4ος αιώνας π.Χ.), γλυπτά κλασικής και ελληνιστικής περιόδου και ροδιακά νομίσματα ελληνιστικών χρόνων, αποτελούν τα κύρια εκθέματα του Μουσείου. Στόχος της έκθεσης είναι η ανάδειξη των σημαντικότερων ευρημάτων από τη Ρόδο που βοηθούν στην πληρέστερη κατανόηση της αρχαίας ιστορίας του τόπου.

Η πρώτη έκθεση του Αρχαιολογικού Μουσείου χρονολογείται από το 1914, την περίοδο της Ιταλοκρατίας της Ρόδου και οργανώθηκε από την Ιταλική Αρχαιολογική αποστολή, με υπεύθυνο τον αρχαιολόγο Α.Μaiuri. Περιελάμβανε προϊστορικά και μυκηναϊκά αντικείμενα, αγγεία γεωμετρικής, αρχαΙκής και κλασικής περιόδου, γλυπτά, επιγραφές, συλλογή ροδιακών ενσφράγιστων αμφορέων, νομίσματα, συλλογή βυζαντινής και μεσαιωνικής εποχής και λαογραφική συλλογή. Σκοπός του Μουσείου ήταν να περισυλλεγούν τα αρχαία αντικείμενα που ήταν διάσπαρτα στη Ρόδο και τα γύρω νησιά και κινδύνευαν να χαθούν.

Μετά το Β' Παγκόσμιο Πόλεμο και την ενσωμάτωση της Δωδεκανήσου στο ελληνικό κράτος, έγιναν μεγάλης έκτασης επισκευές για την αποκατάσταση των βομβαρδισμένων τμημάτων του κτιρίου. Παράλληλα η δυτική πλευρά του ορόφου έλαβε την αρχική της μορφή με την ανακατασκευή των μεσοτοίχων των δωματίων, τους οποίους είχαν κατεδαφίσει οι Ιταλοί για να δημιουργήσουν ενιαία αίθουσα όπου είχαν εκτεθεί τα μυκηναϊκά ευρήματα. Ο πρώτος μετά την ενσωμάτωση Εφορος Αρχαιοτήτων Ι.Κοντής και ο τότε επιμελητής Γ.Δοντάς οργάνωσαν την έκθεση της συλλογής γλυπτών. Εργασίες επανέκθεσης των ευρημάτων από τις νεκροπόλεις της Ιαλυσού και της Καμίρου πραγματοποιήθηκαν σε διαδοχικές περιόδους κατά τις δεκαετίες 1960 και 1970 από τους τότε επιμελητές αρχαιοτήτων Ι.Παπαποστόλου και Η.Ζερβουδάκη.

Στην αυλή, απέναντι από την είσοδο, δεσπόζει καθιστό λιοντάρι με κεφάλι ταύρου στα πόδια του, υστεροελληνιστικής περιόδου και μπροστά του εκτίθεται ψηφιδωτό δάπεδο από την παλαιοχριστιανική βασιλική της Αρκάσας στην Κάρπαθο. Δεύτερο ψηφιδωτό επίσης από την Αρκάσα Καρπάθου έχει τοποθετηθεί στην εσωτερική αυλή μπροστά από τις αποθήκες του Μουσείου, που ανοίγονται στη στοά του ισογείου. Στον όροφο βρίσκονται η μεγάλη αίθουσα των ασθενών, η τραπεζαρία και οι αίθουσες της αρχαιολογικής συλλογής. Στη μεγάλη αίθουσα των ασθενών έχουν εκτεθεί ανάγλυφες επιτύμβιες πλάκες των ιπποτών, ιπποτικά εμβλήματα και ρωμαϊκή σαρκοφάγος που χρησιμοποιήθηκε ως τάφος του Μ.Μαγίστρου Κορνεγιάν. Στην τραπεζαρία έχουν τοποθετηθεί ανάγλυφες επιτύμβιες στήλες της ύστερης αρχαιότητας από τη Νίσυρο.

Στις αίθουσες της νότιας πλευράς της στοάς εκτίθενται δείγματα της ροδιακής πλαστικής από την αρχαϊκή ως τη ρωμαϊκή περίοδο. Οι δύο κούροι και το περιρραντήριο από την Κάμιρο αποτελούν τα κύρια εκθέματα της αρχαϊκής αίθουσας, η οποία χρησίμευε αρχικά ως μαγειρείο του νοσοκομείου των ιπποτών. Ακολουθεί η αίθουσα της Τιμαρίστας με την επιτύμβια στήλη της Κριτούς και Τιμαρίστας του 5ου αι.π.Χ. από την Κάμιρο και τη στήλη της Καλλιαρίστας από τη Ρόδο του 4ου αι.π.Χ.. Στον κήπο του Μουσείου έχουν εκτεθεί γλυπτά, όπως το άγαλμα Νίκης και ανάγλυφες στήλες ελληνιστικής περιόδου. Στη νότια εσοχή του αιθρίου έχει στηθεί αναπαράσταση επιτυμβίου ναϊσκου με τρόπαιο και έχει επιστρωθεί ψηφιδωτό δάπεδο από την Αρκάσα της Καρπάθου. Στις επόμενες τρεις αίθουσες παρουσιάζονται γλυπτά ελληνιστικών χρόνων, όπως το άγαλμα αιδουμένης Αφροδίτης, υπερφυσικού μεγέθους, το κολοσσικό κεφάλι Ηλίου, αντιπροσωπευτικό έργο του ροδιακού μπαρόκ, το αγαλματίδιο της Αφροδίτης απολουομένης, μετάπλαση του φημισμένου έργου του Δοιδάλσα, το ρωμαϊκό πορτραίτο του ποιητή της Νέας Κωμωδίας Μενάνδρου.

Στις δεκαπέντε αίθουσες της βόρειας και δυτικής πλευράς του ορόφου φιλοξενούνται ταφικά σύνολα(αγγεία και μικροαντικείμενα) από τον 9ο έως τον 4ο αιώνα π.Χ., από τις ιταλικές ανασκαφές στις νεκροπόλεις της αρχαίας Ιαλυσίας και της Καμίρου. Από τα αγγεία ξεχωρίζουν οι αμφορείς τύπου Φικελλούρων με παράσταση ζώων σε ανοιχτό φόντο και οι κύλικες Βρουλιάς με εγχάρακτα και γραπτά κοσμήματα σε ανοιχτό και μελανό βάθος, προϊόντα ροδιακών πιθανώς εργαστηρίων, αρχαϊκής περιόδου, που οφείλουν το όνομά τους στις τοποθεσίες όπου βρέθηκαν. Στις αίθουσες 14 και 15 έχουν εκτεθεί μελανόμορφα και ερυθρόμορφα αγγεία του 6ου 5ου και 4ου αιώνα π.Χ. Στην αίθουσα οκτώ εκτίθενται κοσμήματα μυκηναϊκής περιόδου και θησαυρός ροδιακών αργυρών νομισμάτων ελληνιστικής εποχής.