El Museo cuenta con unas amplias colecciones que se inician en época fenicia con los pecios Mazarrón 1 y 2, y el yacimiento del Bajo de la Campana, ambos del siglo VII a.C; pasando por el siglo XIX en el que destaca el cargamento de la fragata Nuestra Señora de las Mercedes; para finalizar en el siglo XX con algunas piezas cerámicas.
Las colecciones se han formado a lo largo de más de cincuenta años de investigaciones arqueológicas, campañas de prospección y excavación de yacimientos subacuáticos del litoral de la Región de Murcia. En los últimos años, hemos incrementado estos fondos con donaciones y depósitos, tanto estatales como de las Comunidades Autónomas gracias a la colaboración que el centro realiza con otros organismos. Además, y como última incorporación, el Ministerio de Cultura y Deporte ha adscrito el cargamento del pecio Nuestra Señora de las Mercedes a la colección estable del mismo.