В музее будут представлены уникальная историческая коллекция шифровальной техники, средства передачи информации и архивные документы. Основная экспозиция состоит из интерактивных и кинетических инсталляций, обучающих игровых экспонатов и большого количества мультимедиаконтента, что даст возможность погрузиться в контекст с помощью современных технологий. Посетители смогут разгадать криптографические загадки, обнаружить взаимосвязь криптографии и важных исторических событий, заглянуть в будущее.
Экспозиция музея выстроена в обратном хронологическом порядке. Маршрут начинается с «Криптографии в цифровую эпоху», то есть явлений XXI века. Сегодня криптографические алгоритмы и устройства используются повсеместно: в мессенджерах и приложениях, компьютерах, мобильной связи и платежных системах. Зал рассказывает о том, какую роль криптография играет в жизни современного человека, окруженного гаджетами и сталкивающегося с криптографией на каждом шагу: в метро, во сне, на отдыхе и на работе; словом, о будущем, которое уже наступило.
Зона экспозиции «Криптография в индустриальную эпоху» охватывает период с конца XIX века до 1990-х: она посвящена эволюции средств коммуникации (от телеграфа до радио и телевидения) и роли криптографии в важных исторических событиях и геополитике в разных странах мира. Зал домашинной криптографии подробно рассказывает о так называемой криптографии в конвертах и работе знаменитых «черных кабинетов» в России XV–XIX веков. В финале экспозиции зритель встретится с древнейшими способами шифрования в мировой истории (от шифра Цезаря до алхимических криптограмм) и, наконец, дойдет до начала начал: зарождения самой идеи коммуникации между людьми и формирования письменности — алфавитной системы и знаков/символов.
Музей обладает уникальной коллекцией предметов, аналогов которой не представлено в России в открытом доступе: многие из них впервые рассекречены специально для экспозиции. Распоряжением Правительства Российской̆ Федерации Музей криптографии получил в безвозмездное пользование 39 объектов, включая легендарную шифровально-кодировочную машину М-125, с которой специально к открытию музея был снят гриф секретности.