Экспазіцыі музея адлюстроўваюць гісторыю і культуру Вілейскага края ад старажытных часоў да другой паловы ХХ стагоддзя. Музей захоўвае матэрыялы археалагічных раскопак паселішчаў V-I тысячагоддзя да н.э. і курганных магільнікаў І тысячагоддзя н.э. У музея экспануюцца: нумізматычная калекцыя, у т.л. Касцяневіцкі манетны скарб ХVІІ стагоддзя, калекцыя дакументаў з царкоўных архіваў, прадметы этнаграфіі. З ратытэтаў выдзяляюцца скарб крамянёвых нажоў эпохі неаліта, скроневыя кольцы, жаночыя ўпрыгожванні Х-ХІІ ст., падзорная труба і чыгуннае ядро напалеонаўскай арміі, нагрудны знак памочніка вілейскага гарадскога старасты 1892 года. У экспазіцыі размешчаны творы мастака Івана Занкавіча, майстра саломапляцення Пятра Гатоўка, майстра разьбы па дрэве Уладзіміра Субача.
На базе Вілейскага музея працуе студыя вілейскіх народных абрадаў і традыцый "Краявід" - народны аматарскі калектыў. Студыя праводзіць этнаграфічныя экспедыцыі па збіранню народных абрадавых і святочных песен, запісвае легенды і паданні Вілейшчыны, збірае прадметы побыту, ткацтва. Удзельнікамі студыі, якія наведалі дзесяткі вёсак Вілейскага раёна, запісана вялікая колькасць вясельных, купальскіх, пятроўскіх, веснавых, восеньскіх і інш. песен, што стагоддзямі спявалі нашыя прадзеды. На выснове вынаходак "Краявіда" Вілейскім музеем быў распрацаваны і паспяхова праводзіцца абрад вілейскага народнага вяселля "Горка - па-беларуску".
У 1997 г. паводле пастановы Вілейскага райвыканкома у асобным будынку адкрыта выставачная зала імя Нікадзіма Сілівановіча (1834-1919), акадэміка жывапісу Расійскай Акадэміі мастацтваў, ураджэнца Вілейшчыны. Амаль кожны месяц тут адчыняюцца новыя выстаўкі: мастакоў, народных майстроў, выставы з фондаў розных музеяў. У выставачнай зале пастаянна экспануецца копія карціны Нікадзіма Сілівановіча "Салдат з хлопчыкам" (1866), з арыгіналу Нацыянальнага мастацкага музея Беларусі.
Вілейскім музеем арганізуецца праект "Гістарычныя вандроўнічкі", які праходзіць у выглядзе заняткаў-гульняў для выхаванцаў дзіцячых садкоў і вучняў пачатковай школы і ў выглядзе заняткаў-лекцый для вучняў старэйшых класаў. Яго галоўная мэта: у забаўляльнай форме гульні на працягу года знаёміць і даваць першапачатковыя веды па беларускай культуры, традыцыям і абрадам, народным промыслам і рамёствам, беларускаму фальклору.
Праект ART-VILEYKA быў распрацаваны як культурна-адукацыйны праект аб сучасным беларускім мастацтве. На працягу года кожную суботу месяца адбываюцца лекцыі для шырокага кола наведвальнікаў залы выстаў, у рамках якіх ідзе гаворка аб сучасным візуальным мастацтве Беларусі (сучаснай фатаграфіі, жывапісе, перформансе, мультыплікацыі і інш.) у даступнай і адначасова цікавай для гледачоў форме.