ปัจจุบันพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ จันทรเกษม ได้มีการจัดแสดง นิทรรศการถาวรภายในพระที่นั่งและอาคารต่าง ๆ ดังนี้

๑.พลับพลาจัตุรมุขเป็นห้องที่ระลึกพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ ๔ จัดแสดงเครื่องใฃช้ส่วนพระองค์ที่มีอยู่เดิมภายในพระราชวังแห่งนี้ ได้แก่ พระแท่นบรรทม พระราชอาสน์พร้อมเศวตฉัตร พระบรมฉายาลักษณ์ และเครื่องราชูปโภคต่าง ๆ ที่หาชมได้ยาก

๒.พระที่นั่งพิมานรัตยาจัดแสดงโบราณศิลปวัตถุสมัยต่าง ๆ ที่พระยาโบราณราชธานินทร์เก็บรวบรวม ได้แก่ ประติมากรรมที่สลักจากศิลา เช่น เทวรูป และพระพุทธรูปนาคปรก ศิลปะสมัยลพบุรี กลุ่มพระพุทธรูปสำริดสมัยอยุธยา ที่พบในพระพาหาซ้ายของพระมงคลบพิตร และพระพุทธรูปทรงเครื่องสมัยอยุธยาตอนปลายที่มีความวิจิตรงดงาม รวมทั้งพระพิมพ์แบบต่าง ๆ ที่พบจากกรุวัดมหาธาตุและวัดราชบูรณะ นอกจากนี้ยังมีเครื่องไม้จำหลักฝีมือช่างอยุธยาตอนปลาย และรัตนโกสินทร์ตอนต้น ที่ประณีตงดงามอีกหลายชิ้น จัดแสดงรวมอยู่ด้วย

๓.อาคารที่ทำการภาคจัดนิทรรศการถาวร ๕ เรื่อง คือ

๓.๑ ศิลปะสถาปัตยกรรมอยุธยาจัดแสดงโบราณศิลปวัตถุที่เป็นประติมากรรมประดับศาสนสถาน และชิ้นส่วนสถาปัตยกรรมแบบต่าง ๆ อาทิ เช่น ลวดลายปูนปั้น กระเบื้องมุงหลังคา ยอดนภศูล ใบเสมา สถาปัตยกรรมจำลอง เป็นต้น

๓.๒ เครื่องปั้นดินเผา : สินค้านำเข้าและส่งออกที่สำคัญของอยุธยาจัดแสดงเครื่องปั้นดินเผาที่ผลิตจากแหล่งเตาเผาโบราณต่างๆ เพื่อส่งเป็นสินค้าออกของไทย เช่น เครื่องถ้วยสังคโลกจากสุโขทัย และจัดแสดงเครื่องถ้วยจากต่างประเทศ เช่น จีน เวียดนาม ญี่ปุ่น ซึ่งเป็นสินค้านำเข้าที่สำคัญในสมัยอยุธยาโบราณวัตถุสำคัญได้แก่ โถลายครามสมัยราวงศ์หยวนของจีน อายุประมาณพุทธศตวรรษที่ ๑๙ – ๒๐

๓.๓ อาวุธยุทธภัณฑ์จัดแสดงอาวุธสงครามสมัยอยุธยารัตนโกสินทร์ ได้แก่ ปืนใหญ่สมัยอยุธยา ลูกกระสุนปืนใหญ่ชนิดต่าง ๆ ปืนคาบศิลา ปืนก้องไพร ปืนใหญ่หลังช้าง เป็นต้น

๓.๔ ศิลปวัตถุพุทธบูชาจัดแสดงศิลปวัตถุที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นพุทธบูชาในพรุพุทธศาสนา เช่น รอยพระพุทธบาท ตาลปัตร ระฆัง ขันสาคร เครื่องใช้ประดับมุก เครื่องทองเหลือง ตู้พระธรรม สมัยอยุธยาและสมัยรัตนโกสินทร์เป็นต้น

๓.๕ วิถีชีวิตชาวกรุงเก่ากับสายน้ำจัดแสดงเรื่องราววิถีชีวิตความเป็นอยู่ของผู้คนริมฝั่งน้ำในพระนครศรีอยุธยา ที่ผูกพันกับสายน้ำอย่างลึกซึ้งและยังเป็นตัวกำหนดสภาพสังคม เศรษฐกิจ วิถีชีวิตตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน โดยจัดแสดงโบราณวัตถุ อาทิเช่น โขนเรือม้า เก๋งเรือ เรือจำลองแบบต่าง ๆ รวมทั้งภาพถ่ายสภาพชีวิตริมน้ำของชาวกรุงเก่าในอดีต

๓.๖ ห้องที่ระลึกพระยาโบราณราชธานินทร์ (พร เดชะคุปต์)จัดแสดงเป็น ๒ ส่วน

๑.ห้องเจ้าคุณเทศาฯ จัดแสดงเรื่องราวเกี่ยวกับระบบการปกครองแบบมณฑล เทศาภิบาล และผลงานต่างๆของพระยาโบราณราชนินทร์ที่ยังปรากฏเป็นหลักฐานอยู่ในจังหวัดพระนครศรีอยุธยา

๒.ห้องเจ้าคุณโบราณฯ จัดแสดงเรื่องราวกับกับชีวประวัติของพระยาโบราณราชธานินทร์ จัดแสดงสิ่งของเครื่องมือเครื่องใช้ที่เป็นของดั้งเดิมของพระยาโบราณราชธานินทร์