Plus de 1 500 objets invitent le visiteur à plonger dans l’histoire des hommes et civilisations de la Drôme et de la moyenne vallée du Rhône. Le parcours est conçu en trois séquences, comme un voyage en chronologie inversée, de l’époque médiévale à la préhistoire, en passant par l’histoire de la colonie romaine de Valentia.
Inscriptions latines, vestiges archéologiques et maquettes témoignent de la vie, des activités et des croyances des premiers Valentinois et Drômois. Cette exploration dans les temps traverse le plateau des mosaïques - Les Travaux d’Hercule et Orphée charmant les animaux - pour culminer avec « Terres de préhistoires » et le belvédère.
La collection art propose plusieurs centaines d’oeuvres - peintures, dessins, sculptures et arts décoratifs -, avec comme fil rouge le paysage, depuis sa relecture par les artistes contemporains et modernes jusqu’à son "invention" comme genre autonome au 16e siècle.
Sophie Calle, Joan Mitchell, Hamish Fulton, Etienne-Martin, Wols ou Simon Hantaï y côtoient André Lhote, Dufy, Derain… Les écoles du 19e siècle traversent le romantisme (Paul Huet, Delacroix, Georges Michel…), le pré-impressionnisme (Eugène Boudin, Stanislas Lépine…), les écoles réalistes et l’école de Barbizon (Théodore Rousseau). La "grande galerie" célèbre le paysage, depuis le néo-classicisme jusqu’aux paysages de ruines des 18e et 17e siècles avec Corot, Pierre Patel, Pannini...