За полвека работы сотрудниками и хранителями собрано более 16 тысяч музейных предметов. В трёх залах на площади 960 кв. м сохранены образцы стрелкового, холодного оружия, государственных наград, воинских знаков отличия России, стран — союзников по антигитлеровской коалиции и противника. Им отводятся практически все витрины зала, которые рассказывают об истории создания и совершенствовании огнестрельного оружия, а также некоторых образцов холодного оружия. В отдельных витринах представлены государственные награды (ордена и медали), которыми были награждены уральцы за личные боевые и трудовые подвиги в различные периоды истории Отечества. Здесь же размещены образцы формы одежды и снаряжения, знаков различия и нумизматики. Также демонстрируется оружие побеждённого противника и оружие других иностранных государств.

Важное место занимают воинские реликвии — наградное и подарочное оружие. Это шашки, сабли, пистолеты и револьверы советских военачальников, автомат Калашникова с дарственной надписью легендарного  конструктора — его личный подарок музею в 1988 году, подлинные «Чёрные ножи» танкистов УТДК.