พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยาเกาะและทะเลไทยจะแบ่งออกเป็น 5 อาคาร จัดแสดงข้อมูลที่น่าสนใจเกี่ยวกับพืชพรรณ ท้องทะเลไทย และภารกิจของกองทัพเรือ ดังนี้

อาคารเทิดพระเกียรติมหาราช
เป็นอาคารหลังที่ 1 แบ่งออกเป็นโซน A และโซน B นำเสนอความเป็นมาของโครงการอนุรักษ์พันธุกรรมพืชอันเนื่องมาจากพระราชดำริ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี และจัดแสดงความสัมพันธ์ระหว่างหิน ดิน และชีวิต

อาคารปวงปราชญ์ร่วมแรงใจ
เป็นอาคารหลังที่ 2 สนอนิเวศของป่า พรรณพืช และสัตว์ มีสาระเกี่ยวกับความหลากหลายทางชีวภาพ สังคมพืชป่าดงดิบ ป่าผลัดใบ พืชที่พบจากเกาะต่างๆ การค้นพบพันธุ์พืชที่มีอยู่เฉพาะในประเทศไทย ปัจจัยในห่วงโซ่อาหารและสายใยอาหารที่ก่อให้เกิดความสมดุลในระบบนิเวศ

อาคารใฝ่เรียนรู้ผู้ฉลาด
เป็นอาคารหลังที่ 3 นำเสนอในหัวข้อระบบนิเวศสังคมพืช พืชฝั่งทะเลโดยเน้นระบบนิเวศบนพื้นที่ตั้งพิพิธภัณฑ์ฯในหมู่เกาะแสมสาร ระบบนิเวศป่าชายเลน รวมทั้งงานวิจัยหลายประเภท อาทิ การค้นพบหอยทากชนิดใหม่ และสิ่งมีชีวิตที่เริ่มหายากในปัจจุบัน

อาคารพิฆาตความไม่ดีที่ประจักษ์
เป็นอาคารหลังที่ 4 นำเสนอสาระ ระบบนิเวศตามแนวปะการังในท้องทะเลไทย ทั้งฝั่งอ่าวไทยและอันดามัน ปัญหามลภาวะที่เกิดขึ้นในท้องทะเลไทย ได้แก่ ภาวะโลกร้อน ภาวะเรือนกระจก และนำเสนอสาระการปลูกจิตสำนึกฟื้นฟูธรรมชาติตามแนวพระราชดำริ

อาคารพิทักษ์ศักยภาพทะเลไทย
เป็นอาคารหลังที่ 5 ส่วนภายในอาคาร นำเสนอเรื่องราวทหารเรือไทย จำลองพื้นที่ของ “สะพานเดินเรือ” ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมการเดินเรือ แสดงภารกิจที่สำคัญของกองทัพเรืออีกภารกิจหนึ่ง นอกเหนือจากภารกิจหลักในการป้องกันประเทศและรักษาผลประโยชน์ของชาติทางทะเล นั่นคือ การดำเนินการและสนับสนุน “การอนุรักษ์ทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่งทะเล” และด้านในสุดจัดแสดงเทิดพระเกียรติศักดิ์แห่งราชนาวีไทย และ พระบรมวงศานุวงศ์ 8 พระองค์ ที่ทรงสร้างคุณูปการให้แก่กองทัพเรือและประเทศชาติให้รอดพ้นจากภาวะวิกฤตที่เกิดขึ้นในประเทศ โครงการเฉลิมพระเกียรติต่างๆที่กองทัพเรือได้จัดทำเพื่อน้อมเกล้าฯถวายแด่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว รวมทั้งโครงการ สนองพระราชดำริ เนื่องในวาระสำคัญต่างๆ และการนำเสนอแสนยานุภาพของกองทัพเรือไทย ตั้งแต่สมัยสุโขทัย – กรุงรัตนโกสินทร์

ด้านนอกอาคารที่ 5 เป็นจุดชมทิวทัศน์แสมสารที่มีความสวยงาม นักท่องเที่ยวสามารถมองเห็นเกาะแสมสาร หมู่บ้านประมงช่องแสมสาร เกาะขาม เกาะแรด และบริเวณพื้นที่ใกล้เคียง นอกจากนั้นยังมีลานพิทักษ์ศักยภาพทะเลไทยจำลองเป็นส่วนหัวเรือ มีการจัดแสดงปืนใหญ่ของกองทัพเรือ

กิจกรรมค่ายสร้างจิตสานึกอนุรักษ์ทรัพยากรทะเล จัดขึ้นเพื่อการเรียนรู้ทรัพยากรธรรมชาติ โดยมีการพักค้างคืนที่พิพิธภัณฑ์ 1 คืน ผู้เข้าร่วมกิจกรรมจะได้เยี่ยมชมพิพิธภัณฑ์ และ การศึกษาธรรมชาติที่เกาะแสมสาร และได้เนื้อหาสาระทางวิชาการ โดยมีวิทยากรจากพิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยาเกาะและทะเลไทยเป็นผู้ให้คำแนะนำและนำชมระบบนิเวศทางทะเลทั้งบนบกและในน้า เช่น การศึกษาระบบนิเวศป่าไม้ บริเวณเส้นทางศึกษาธรรมชาติ และพื้นที่ศึกษาทดลองปลูกพรรณไม้ป่าชายเลน รวมทั้งระบบนิเวศบริเวณแนวปะการัง

กิจกรรมค่ายสร้างจิตสำนึกอนุรักษ์ทรัพยากรทะเล จำกัดครั้งละไม่เกิน 80 คน มีค่าใช้จ่ายราว 790 บาท ต่อคน นอกจากนั้นยังมีจัดกิจกรรมค่ายเรียนรู้ทรัพยากรธรรมชาติ จำกัดผู้เข้าร่วมกิจกรรมแต่ละครั้งควรมีจานวนไม่เกิน 60 คน ระยะเวลา 3 วัน 2 คืน

ผู้สนใจจัดทัศนศึกษาติดต่อโดยตรงที่พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยาเกาะและทะเลไทย

ศาลสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราชตั้งอยู่บริเวณเชิงเขาใกล้กับจุดจำหน่ายบัตรและที่จอดรถ นักท่องเที่ยวมักนิยมสักการะก่อนเดินเขาขึ้นชมพิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยาเกาะและทะเลไทยที่อยู่ด้านบน