В составе музея два выставочных зала, расположенных на Историческом бульваре. В одном из них – в цокольном этаже здания Панорамы – экспонируется стационарная выставка «Франц Рубо – певец ратного подвига», созданная в честь 150-летия со дня рождения автора Панорамы.
На выставке представлены работы, выполненные художником в качестве подготовительного материала для написания панорамной картины. 17 августа 1901 года Ф.А. Рубо получил правительственный заказ на создание Панорамы «Штурм 6 июня 1855г.» и уже через два месяца прибыл в Севастополь. Здесь было написано около 50 этюдов и эскизов, 22 из которых находятся в коллекции Национального музея героической обороны и освобождения Севастополя. В числе 9 работ, представленных на выставке, не только этюды, но и эскизы, которые экспонируются впервые.
В настоящее время в фондах Музея хранится 37 фрагментов полотна Панорамы Ф.А. Рубо, спасённых в период Великой Отечественной войны. Выставка знакомит с двумя из них: отреставрированным в 2006 г. фрагментом «Черниговцы» и «На батарее», практически уже не подлежащим восстановлению.
Представляют также интерес фотографии отдельных произведений художника, находящихся в частных коллекциях и галереях.
В отдельном здании находится стационарная выставка
«Иван Папанин – севастопольский Колумб», созданная к 225-летию со дня основания Севастополя и 70-летию (21 мая 2007 г.) начала работы первой в мире дрейфующей полярной станции «Северный полюс-1», открывшей новую эпоху в исследованиях Северного Ледовитого океана. Начальником станции был уроженец Севастополя Иван Дмитриевич Папанин (1894–1986) – участник революционных событий 1917 года, гражданской и Великой Отечественной войн, дважды Герой Советского Союза, контр-адмирал, доктор географических наук, почетный гражданин города-героя Севастополя, всемирно известный полярный исследователь, покоритель Северного полюса.
И.Д. Папанин стал видным организатором науки, возглавлял Главсевморпуть, создал лучший в мире научно-исследовательский флот Академии наук Союза, Институт биологии внутренних вод АН в Ярославской области, с 1945 г. бессменно возглавлял Московский филиал географического общества СССР. Человек, проживший целую эпоху, личность поистине легендарная, имя которого навсегда сохранится в человеческой памяти наравне с великими путешественниками – первооткрывателями Колумбом и Магелланом, Нансеном и Пржевальским.
 |  |
На стационарной выставке экспонируются уникальные реликвии из единственной в мире полной мемориальной коллекции, хранящейся в фондах музея, состоящей из более чем шести тысяч музейных предметов, посвящённых жизни и деятельности И.Д. Папанина. Это его подлинные личные вещи, которые были с ним в 1937–1938 гг. на Северном полюсе, редкие фотографии и документы, книги из личной библиотеки, полярные дневники, награды, в том числе девять орденов Ленина, книги, написанные И.Д. Папаниным и переведенные на многие языки мира. В экспозиции имеются реконструкции: жилой комнаты дома родителей И.Д. Папанина в Севастополе; одной из палаток на дрейфующей льдине; кабинета-гостиной И.Д. Папанина. Представлены также реликвии, рассказывающие о попытках покорения Северного полюса до 1917 года, и о последователях «папанинцев». Во время экскурсии звучит фонозапись голоса Папанина, а «Северное сияние», искусно выполненное с помощью технических средств, словно переносит посетителей в суровую и романтическую Арктику, покорителем которой был севастопольский Колумб – И.Д. Папанин.