Большая часть коллекции музея состоит из предметов XVI—XVII веков, выполненных в мастерских Кремля. Одним из старейших наследственных объектов в составе Оружейной палаты является шапка Мономаха, изготовленная восточными мастерами в XIII—XIV веках. Рядом экспонируется Казанская шапка, изготовленная в 1553 году в честь взятия Казани и украшенная орнаментом из трав. Центром экспозиции являются предметы «Большого Наряда», изготовленные московскими мастерами в 1627—1628 годах для коронации Михаила Романова: царский венец, скипетр и держава. Отдельная витрина посвящена кубкам-наутилусам или «корабликам», для изготовления которых использовались створки жемчужных раковин, а также «Знамени Ермака» — знамёна с религиозными сюжетами, долгое время считавшиеся собственностью Ермака.