Das Oberhessische Museum besteht aus drei Abteilungen, dem Alten Schloss am Brandplatz 2, dem Leib'schen Haus in der Georg-Schlosser-Straße 2 und dem Wallenfels'schen Haus am Kirchenplatz 6.
Seit 1980 sind im Alten Schloss, dessen Anfänge ins 14. Jh. zurückreichen, die Gemäldegalerie und die Abteilung Kunsthandwerk der Öffentlichkeit zugänglich. Das Erdgeschoss bietet zwei Räume, einen für Wechselausstellungen, den anderen für Vorträge, Lesungen und Konzerte.
Der restaurierte Fachwerkbau des Leib’schen Hauses von 1350 beherbergt in vier Stockwerken die Dokumentation der Stadtgeschichte. Durch Karten, Stiche, Urkunden und Ölbilder wird der Werdegang Gießens und sein Wachstum seit dem 12. Jh. bis in die heutige Zeit dokumentiert.
Das Wallenfels’sche Haus lenkt die Aufmerksamkeit von der Erdgeschichte und der Entwicklung des Lebens hin zur Menschheitsgeschichte bis in die Religionsgeschichte, in Archäologie und Völkerkunde.
Von den Fossilen bis hin zu den frühesten Steinwerkzeugen der Neandertaler sind fast alle vor- und frühgeschichtlichen Stufen im Oberhessischen Museum in der archäologischen Abteilung vertreten. Von der Hügelgräberbronze bis zu merowingischem und karolingischem Gut, zu Kämmen, Gewandspangen und Gefäßen bis hin zu Grabungsfunden aus der Gründungsgeschichte der Stadt. Außerdem präsentiert das Wallenfelssche Haus eine Ausstellung zur Kultur und Religion Tibets und Leihgaben des Archäologischen Instituts der Universität Gießen, darunter Fundstücke aus Troja, Griechenland, Etrurien und dem Römischen Reich.