Im Museum im Deutschhof werden über drei Etagen und auf 2.000 Quadratmetern ausgewählte Kunstwerke, kulturgeschichtliche Objekte und archäologische Funde präsentiert. Im Dachgeschoss ist die Archäologische Sammlung mit Relikten von der Steinzeit bis ins Mittelalter untergebracht, darunter das jungsteinzeitliche Massengrab von Talheim. Im ersten Obergeschoss befindet sich die kulturhistorische Sammlung. Die Stadt Heilbronn und die Region prägende Themen wie die Silberwaren- und Papierindustrie sowie die Entwicklung der Stadt am Fluss von der frühen Besiedlung bis zur Gegenwart mit der Schifffahrt auf dem Neckar stehen im Mittelpunkt der Ausstellung. Kunsthistorische Entwicklungen seit dem frühen 19. Jahrhundert werden am Beispiel von Heinrich Friedrich Füger (1751-1818) und Carl Doerr (1777-1842) vermittelt. Im international angelegten Sammlungsschwerpunkt Kleinplastik sind bedeutende Werke des 20. Jahrhunderts vertreten, unter anderem von Pablo Picasso, Alberto Giacometti und Joseph Beuys.