O MMRDC possui em acervo variadas coleções que têm como denominador comum o mar:

- A coleção de Arqueologia Subaquática é constituída pelos objetos encontrados no mar, provenientes de naufrágios na barra de Cascais, que datam desde o período Romano até à contemporaneidade;
- A coleção de História Natural é constituída por espécimes em taxidermia, dermoplastia, meio líquido, fossilizados ou em esqueleto de várias famílias (Botânica, Ictiologia, Osteologia, Paleontologia, Malacologia, Ornitologia, Invertebrados e Mamologia);
- A coleção de Etnografia reúne objetos associados à vida quotidiana e ao trabalho ligado ao mar (pesca e venda de peixe) em Cascais, datados dos séculos XIX e XX, embarcações (modelos e reais), assim como, diversos instrumentos de apoio à navegação.


A exposição permanente divide-se, atualmente, em oito diferentes núcleos permitindo ao visitante explorar diferentes perspetivas da coleção e conhecer mais aprofundadamente o património cultural e natural marítimo do concelho de Cascais:

- Oceano Aberto-Vidas em Movimento: a elevada biodiversidade em movimento através do oceano é a linha condutora do núcleo expositivo.
- Gentes do Mar de Cascais, Pescarias: dá a conhecer uma realidade muito presente na vila de Cascais, os pregões, as canções de trabalho e as histórias de vida.
- Marinha e Navegação: é um núcleo que apresenta temas de grande interesse e memória para Cascais, estando disponível a visualização de algumas regatas famosas através de aplicações multimédia interativas.
- A Rota dos Naufrágios: relata o mundo e os vestígios das embarcações naufragadas. Os achados provenientes das escavações foram recolhidos do fundo do mar de Cascais.
- O Mar e a Origem da Vida: constituem uma valiosa coleção de fósseis marinhos do museu e dá corpo a uma exposição que nos transporta para as origens da vida no nosso planeta e para o ambiente marítimo.
- O Mundo dos Moluscos: inicia um passeio pela vasta coleção de malacologia do museu, onde é possível observar um conjunto de exemplares notáveis de conchas de moluscos distribuídas pelos diferentes oceanos.
- D. Carlos e a Ciência Oceanográfica: permitem conhecer o papel do rei D. Carlos no desenvolvimento dos estudos oceanográficos através das suas 12 campanhas e do papel que estas tiveram no contexto nacional e internacional.
- Memórias Vividas: exposição na sala octogonal, antigo salão de bailes do Sporting Club de Cascaes que recupera a história da Parada e deste clube, central no desenvolvimento de Cascais na época do Rei D. Carlos.