Fatih Sultan Mehmet tarafından 1462-1463 yılları arasında inşa ettirilen Çimenlik Kalesi'ndeki Çanakkale Deniz Müzesi ziyaretçilerini tarihi bir yolculuğa çıkarıyor. Çanakkale Deniz Müzesinde, Çimenlik Kalesi, Piri Reis Galerisi, Binbaşı Nazmi Bey Resim ve Sergi Salonu, TCG Nusret Müze Gemisi, Uluçalireis Denizaltı Müzesi, Acar Botu ve Kartal İstimbotu gibi açık ve kapalı sergi alanları ile objeler yer alıyor.
Müzenin Çimenlik Kalesi bölümü, Piri Reis'in Kitab-ı Bahriye'nin bir bölümünü yazdığı yer olması itibarıyla büyük önem taşıyor. Sergileme alanında Fatih Sultan Mehmet ile Piri Reis'in balmumu heykeli bulunuyor.
Çanakkale Savaşlarında Binbaşı rütbesi ile 1'inci Kolordu Komutanlığına bağlı Kurmay Başkanı olarak görev yapan Haydar Mehmet Alganer tarafından çekilen Mustafa Kemal Atatürk'ün Düztepe'deki fotoğrafı ve fotoğrafın çekildiği makine ile sergileniyor. Fotoğraftaki sahne, Atatürk'ün heykeli ile kale içinde tasarlanmış bir canlandırma yardımıyla ziyaretçilerin gözleri önüne seriliyor. Türk deniz tarihinin en büyük denizcisi Kaptan-ı Derya Barbaros Hayrettin Paşa'nın ziyaretçiler tarafından daha yakından tanınması için ayrı bir salon bulunuyor. 18 Mart 1915'te savaşın en ateşli anlarında İngiliz Zırhlısı Kraliçe Elizabeth'ten atılan ve Çimenlik Kalesi'ne isabet eden top mermisi, kalenin dış bahçesinde sergileniyor. Çanakkale Deniz Müzesi'nde 1927 yılında inşa edilen Binbaşı Nazmi Bey Resim ve Sergi Salonu'nda ‘Cumhuriyet Donanması' temalı sergi de ziyaretçilerin beğenisine sunuluyor. Uluçalireis Denizaltısı Odası olarak düzenlen bir odasında denizaltıya ait çeşitli objeler, gemi modeli ve isim levhası bulunuyor. Kahraman Nusret Mayın Gemisi'ni yaşatmak amacıyla, 2009-2010 yılları arasında Gölcük Tersanesi Komutanlığında inşa edilen TCG Nusret N-16 Gemisi, Türkiye'nin ilk denizaltı müzesi Uluçalireis Denizaltı ve Acar Botu ile Kartal İstimbotu da Çanakkale Deniz Müzesi'nin en önemli uğrak noktaları arasında yer alıyor.
