Сградата представлява пясъчен часовник, разположена е върху централна „вена” – главната улица отвеждаща към Южната порта на античния град Августа Траяна. Античното ниво заедно с много лапидарни паметници от историческия резерват, е вече експонирано и са подредени дребните находки. То е изцяло отворено към вътрешното пространство, което осигурява визуална връзка на горните етажи с автентичната археология. Археологията преминава отвътре навън и в пространството на открития лапидариум в двора, от изток.

На първо експозиционно ниво (210 кв.м), е експонирана реставрираната част от главна антична улица, водеща към Южната порта на града. Там се показва римската епоха в развитието на Стара Загора (укрепителна система, улична мрежа, транспортни средства, религиозни култове и др.) –
Постоянната експозиция на музея има за задача да проследи историческото развитие на Стара Загора като важен икономически и духовен център. Тя обхваща времето от края на VІ хил. пр.Хр. до началото на възстановяване на града след опожаряването му по време на Руско-турската война 1877-1878 г. В хронологически порядък са включени следните исторически епохи: Праистория (кр. на VІІ хил. Пр.Хр. – VІІ в.пр.Хр.), Античност (VІ в.Пр.Хр – VІ в.), Средновековие (VІ-ХV век), Османски период и Възраждане (ХV век – 1879 г.). Експозиционната площ е разположена на три етажа и четири експозиционни нива. Общо тя има 1290 кв.м. Постоянната експозиция на музея е център, от който ще тръгват няколко лъча, по които ще се надграждат познанията за историческото минало на Стара Загора – първият лъч е към уникалните Неолитни жилища на над 8000 години и корените на Европейската цивилизация. Второ направление е разходка из “преблестящия трад на траянците” – мозайки, Античен форум, антична улица, Южната порта на града. Трето направление са Хилендарския метох и църквите в Стара Загора. Четвърто направление е запознаване с градския бит и занаятите в Стара Загора (Къща-музей Градски бит ХІХ век и Занаятите в Стара Загора в Балабановата къща). Пето направление е разглеждане на паметниците и светите места, свързани с Освободителната Руско-турска война (мемориален комплекс Бранителите на Стара Загора, паметникът на подполковник Калитин, мавзолея-костница и др.). Шесто направление е разходка в парк Митрополит Методий Кусев и разказ за възраждането на Стара Загора в ново време (Параклисът Св.Теодор Тирон, Алеков кът, Зоологическа градина). За туристи с транспорт музеят ще предлага няколко дестинации извън Стара Загора: Медните рудници в местността Мечи кладенец, бъдещата музейна сбирка на Старозагорските минерални бани и останките от римските терми, гробницата в Оряховица и дегустация на вино и др. Предвидено е оформяне на учебен музей по праистория за студенти във фондохранилището в с.Малка Верея.
РИМ – Стара Загора отворя врати в годината, която отбелязваме 130-години от възстановяването на Стара Загора след опожаряването и от пепелищата и поставянето на основния камък в сегашния Парк 5 октомври.