De la început şi până în 1960 muzeul a avut o singură sală de expunere, de dimensiuni relativ mari, care a devenit însă neîncăpătoare odată cu creşterea colecţiilor şi înmulţirea vitrinelor. Erau expuse materiale rezultate din periegheze, donaţii şi săpături sistematice, efectuate în regim propriu sau în colaborare cu arheologii Radu şi Ecaterina Vulpe, sau Hortensia şi Vladimir Dumitrescu.

După mutarea în sediul situat în Piaţa Libertăţii, instituţia a avut un spaţiu expoziţional format din cinci săli, cu o suprafaţă de peste 400 mp, situaţie care a permis etalarea unei cantităţi mult mai mari de material arheologic, prezentat de această dată în raport cu celelalte descoperiri asemănătoare din zonă. În sala 1 erau expuse pentru prima dată materiale paleolitice din staţiunile de pe Valea Bistriţei, explorate intens în acea vreme, pe baza cărora se încerca să se explice originea şi evoluţia celor mai vechi culturi est-carpatice. De dimensiuni reduse şi în număr mic faţă de descoperirile neo-eneolitice, materialele tridimensionale şi cele auxiliare din segmentul alocat paleoliticului nu putea ocupa întregul spaţiu al sălii 1. Ca urmare, în aceeaşi încăpere au fost expuse cele mai importante obiecte din neoliticul timpuriu şi artefacte din primele etape de evoluţie ale culturii Cucuteni. În următoarele două săli (2 şi 3) erau prezentate descoperirile de la Frumuşica, Izvoare, Traian, Calu ş.a., care au făcut din muzeu un punct deosebit de atractiv pentru grupurile de turişti care vizitau oraşul. Descoperirile din epoca metalelor erau expuse în ultimele vitrine ale sălii 3, sala 4 fiind rezervată La Tène-ului târziu, mileniului I d.Hr. şi evului mediu. Sala 5 a fost folosită pentru expoziţia permanentă ulterior.

În preajma anului 1980, cu prilejul pregătirilor pentru sărbătorirea la nivel naţional a 2050 de ani de la constituirea statului dac centralizat şi independent condus de Burebista, s-a luat iniţiativa, aprobată de conducătorii acelor vremuri, de a se organiza sărbătoarea Petrodava-2000. În acest context s-a dispus mutarea muzeului în clădirea primăriei Piatra-Neamţ, din strada Chimiei (azi Mihai Eminescu) nr. 10 şi – după o muncă titanică, de cca. un an şi jumătate, cu investiţii semnificative şi efortul mai multor instituţii – s-a deschis o nouă expoziţie permanentă. Proiectată, în cea mai mare parte, pe baza indicaţiilor primite din partea PCR-ului, expoziţia deschisă în cele 32 de săli ale muzeului răspundea mai mult scopurilor urmărite de propaganda de partid decât adevărului istoric, realităţile din teren fiind prezentate insuficient, trunchiate şi numai în lumina aşa-zisei concepţii a secretarului general al partidului asupra istoriei patriei! Deşi se extinsese ca suprafaţă expoziţională cu mai mult de 600 m2, spaţiul rezervat neo-eneoliticului s-a redus cel puţin de trei ori, epocile avantajate din acest punct de vedere fiind doar cea dacică şi contemporană. Exagerat de mare a fost segmentul atribuit deceniilor care au urmat actului istoric de la 23 august 1944, perioada 1945-1980 cuprinzând numai puţin de 15 săli. Iniţial a existat următoarea structură a expoziţiei de bază: sala 1 – paleoliticul şi neo-eneoliticul; sala 2 – perioada de tranziţie de la eneolitic la epoca bronzului şi epoca bronzului; sălile 3-6 – epoca geto-dacică; sala 7 – civilizaţia daco-carpică, Sântana de Mureş şi străveche românească; culoarul dintre sălile 7-8 – secolele X-XIII; sala 8 – apariţia statelor medievale româneşti; sala 9 şi hol sala 9-10 – epoca Ştefan cel Mare; sala 10 – statele medievale româneşti în secolul XVI; hol sala 11 – cultura medievală; sala 11 – secolele XVI-XVII; sala 12 – prezentarea evenimentelor de la 1821, 1848, 1859 şi 1877; sala 13 – apariţia mişcării muncitoreşti; sala 14 – cultura în epoca modernă; sala 15 – primul război mondial, Marea Unire din 1918 şi crearea PCR; sala 16 – perioada interbelică; sala 17 – al doilea război mondial şi „Revoluţia antifascistă şi antiimperialistă de la 23 august 1944”; sala 18 – anii 1945-1947; sala 19 – proclamarea RPR; sălile 20-21 – anii 1948-1965; sala 22 – congresele IX-XI ale PCR; sala 23 – societatea socialistă multilateral dezvoltată; sala 24 – industria energiei electrice; sala 25 – industria chimică; sala 26 – industria lemnului; sala 27 – industria textilă; sala 28 – agricultura socialistă; sala 29 – sportul şi Daciada; sala 30 – Festivalul Cântarea României; sala 31 – ultimul congres al PCR; sala 32 – macheta municipiului Piatra-Neamţ şi planul de sistematizare. Au fost, fără discuţie, mistificări şi abordări neştiinţifice, care nu aveau legătură cu muzeografia adevărată. După vizita efectuată de Nicolae şi Elena Ceauşescu la 26 septembrie 1980, expoziţia de bază a început să fie restrânsă, exagerările făcute şi nevoia de spaţiu impunând corecţii şi comprimări de până la cinci săli, care – sesizate fiind – au adus admonestări conducerii muzeului. Indiscutabil, chiar şi în aceste condiţii, muzeul a intrat într-o nouă etapă de dezvoltare şi, cu toate greutăţile ivite după 1980, s-a ocupat intens de cercetarea arheologică. După 1982, reducerea fondurilor a impus eforturi disperate pentru autofinanţare. Concomitent cu aceasta, mulţi dintre muzeografi erau antrenaţi în activităţile politico-ideologice din cadrul cabinetului de partid, astfel încât revoluţia din 1989 a devenit „eliberatoare” din acest punct de vedere.

De la 1 aprilie 1990 a început reorganizarea expoziţiei permanente. Folosindu-se la maximum obiectele tridimensionale existente, rezultate din săpături, achiziţii şi donaţii, s-au expus toate obiectele de valoare, încercându-se să se redea cât mai corect realităţile din teren şi adevărul istoric.
Expoziţia permanentă a Muzeului de Istorie şi Arheologie Piatra-Neamţ a fost organizată şi structurată în felul următor: sala 1 – paleoliticul şi neoliticul; sălile 2-4 – cultura Cucuteni, faza A; sala 5 – reconstituirea unei locuinţe cucuteniene; sala 6 – faza Cucuteni A-B; sălile 7-8 şi holul dintre acestea – faza Cucuteni B; sala 9 – perioada de tranziţie şi epoca bronzului, perioada timpurie şi mijlocie; sala 10 – cultura Noua; holul 10-11 – Hallstatt-ul; sălile 11-13 – geto-dacii; sălile 14-15 – dacii liberi; sala 16 – culturile tumulilor carpatici, Sântana de Mureş, civilizaţia veche românească şi secolele X-XIII. La etaj: sala 17 – secolele XIV-XV; sala 18 – secolele XVI-XVIII; sala 19 – cultura în evul mediu; sala 20 – anii 1821, 1848 şi 1859; sala 21 – Războiul de independenţă; sala 22 – Marea Unire de la 1918 şi perioada interbelică; sala 23 – cel de-al doilea război mondial; sala 24 – arme albe şi de foc; sălile 25-26 – cabinetul numismatic; sala 27 – expoziţia Constantin Matasă; sala 28 – expoziţiile temporare.

În perioada 1991-2003 în expoziţia de bază au fost aduse unele îmbunătăţiri, dar cu toate acestea nevoia de schimbare era evidentă.

Reorganizarea din perioada 2007-2008 reprezintă, deocamdată, ultima schimbare majoră a structurii expoziţiei permanente a instituţiei. În esenţă, la ora actuală, expoziţia MIAPN arată astfel:

1. sala 1: locuirile paleolitice de pe Valea Bistriţei, de la Ceahlău până la Piatra-Neamţ; cele mai vechi puncte de exploatare a sării din Europa, datate în neoliticul timpuriu (Lunca şi Ţolici, de exemplu);
2. sala 2: reconstituirea unei locuinţe specifice culturii Precucuteni-Cucuteni;
3. sala 3: informaţii şi materiale referitoare la cultura Precucuteni, pe fondul căreia se dezvoltă una dintre cele mai înfloritoare civilizaţii ale Europei Vechi (Cucuteni);
4. sălile 4-6: evoluţia culturii Cucuteni în faza A, cu referire la descoperirile din întregul areal de dezvoltare:
5. sălile 7-8: fazele A-B şi B de dezvoltare a culturii Cucuteni, în care se încadrează un număr important dintre staţiunile cercetate de muzeu;
6. sala 9: perioada de trecere la epoca bronzului, bronzul timpuriu şi mijlociu;
7. sala 10: bronzul târziu, reprezentat de cultura Noua, cu un număr foarte mare de descoperiri;
8. holul de trecere dintre sălile 10-11: prima epocă a fierului;
9. sălile 11-13: civilizaţia dacică de la est de Carpaţi, foarte bine reprezentată în zona Piatra-Neamţ de staţiunile arheologice de la Bâtca Doamnei, Cozla şi Piatra Şoimului, pe baza cărora a fost localizată antica Petrodava;
10. sălile 14-15: realităţile arheologice din secolele II-III d.Hr., corespunzătoare perioadei de existenţă a provinciei Dacia, descoperirile care aparţin dacilor liberi în spaţiul dintre Carpaţi şi Siret fiind foarte numeroase;
11. sala 16: siturile datate în secolele IV-XII, ce aparţin culturilor tumulilor subcarpatici, Sântana de Mureş şi veche românească; un loc aparte îl ocupă descoperirile din sec. XI-XIII de pe Bâtca Doamnei;
12. sala 17: veacurile XIV-XVI; primele menţiuni documentare ale aşezărilor urbane (Neamţ, Piatra şi Roman); viaţa cotidiană a localităţilor rurale, curţile boiereşti de la Orţeşti-Giuleşti şi Netezi; cetăţile Neamţ şi Nouă a Romanului; Curtea Domnească de la Piatra; ctitoriile de la Mănăstirile Neamţ, Bistriţa, Războieni, Tazlău şi Episcopia Romanului; necropolele de la Dărmăneşti şi Piatra-Neamţ;
13. sala 18: cultura medievală, reprezentată prin centrele mănăstireşti;
14. sala 19: reconstituirea unei locuinţe medievale unicat, descoperită la Târgu Neamţ;
15. sala 20: începuturile epocii moderne, evenimentele petrecute în prima parte a secolului al XIX-lea, care au culminat cu Unirea Principatelor din 1859;
16. sala 21: Războiul de Independenţă din 1877;
17. sala 22: dezvoltarea localităţilor din judeţ până la Primul Război Mondial şi contribuţia adusă de locuitorii judeţelor Neamţ şi Roman la Marea Unire din 1918;
18. sala 23: al Doilea Război Mondial;
19. sala 24: expoziţia referitoare la armele albe şi de foc folosite în sec. XIX-XX.

Folosind o gamă diversă şi modernă de prezentare, materiale complementare şi informaţii de certă factură ştiinţifică, expoziţia permanentă a Muzeului de Istorie şi Arheologie Piatra-Neamţ se înscrie, cu siguranţă, printre realizările de seamă ale muzeografiei româneşti din ultimele decenii.