Wystawa jest specjalistyczną kolekcją starych narzędzi pomiarowych, jedną z nielicznych o tej tematyce w Polsce. Prezentowane na niej miary wyeksponowano w czterech salach, na parterze budynku. Dominują miary z XIX i XX wieku, chociaż znajdują się tu także pojedyncze obiekty pochodzące z XVIII, a nawet XVII w. Obecnie na wystawie znajduje się około 850 eksponatów. Cenną cechą kołobrzeskiego zbioru jest to, że zgromadzone tu miary pochodzą z Niemiec, Rosji, Austrii, Francji, Anglii i oczywiście z terytorium Polski, przy czym duża część eksponatów pochodzi z Pomorza.

W kolekcji znajdują się narzędzia do pomiarów masy: wagi i odważniki. Wagi o różnych mechanizmach i zasadach działania, od prostych równoramiennych wag szalkowych (odważnikowych) i bezmianów (wag przesuwnikowych), poprzez złożone wagi typu Robervala i Berangera, oraz dziesiętne do całego zbioru wag sprężynowych i uchylnych, działających bez użycia odważników. Odważniki zróżnicowane pod względem kształtu (miseczkowe, cylindryczne, wieloboczne, sferoidalne, zoomorficzne i inne) i przeznaczenia (handlowe, aptekarskie, jubilerskie, monetarne).

Miary długości wśród nich przymiary zwijane i składane tzw. calówki, łokcie, przymiary bławatne. Miary objętości i pojemności: nasypne do produktów sypkich takich jak zboże, kasza, mąka (korce, miary łubiane, naczynia zasobowe) oraz nalewne do płynów, a także wzorce miar pojemności z okresu metrycznego. Zestaw miar i narzędzi warsztatowych służących różnym rzemieślnikom (miary zegarmistrzowskie, szewskie, rymarskie, geodezyjne, cyrkle, poziomnice, kątomierze, suwmiarki, sondy do mierzenia głębokości) oraz przyrządy służące do określania jakości zboża tzw. gęstościomierze zbożowe zwane wagami holenderskimi.

Najcenniejszym zabytkiem w tej grupie jak i w całej kolekcji metrologicznej jest kołobrzeska waga ratuszowa, która pełniła funkcję wagi miejskiej tzn. służyła do obowiązkowego kontrolnego ważenia towarów przeznaczonych do sprzedaży na rynku miejskim. Wagę wykonano ze stali, kutej techniką kowalską w 1680 r.

Kołobrzeska kolekcja metrologiczna, która była tworzona przez 30 lat, jest dziś cennym zbiorem wzbudzającym zrozumiałe zainteresowanie wśród odwiedzających muzeum gości, tak z kraju jak i z zagranicy.

Wystawa „Zbiory metrologiczne” istnieje od 1978 roku.