Първоначално в музея съществуват три отдела: исторически, представящ развитие на Ямбол и региона от праисторията до 1944 г.; социалистическо строителство, включващо събитията след 1944 г.; и отдел природонаучен. Постепенно музейната дейност се разраства и броят на специалистите, работещи в него се увеличава. Фондовете на музея включват около 90 000 експоната от родната история, някои от които с неоценима научна стойност, разпределени в съответните отдели.