Depuis 1933, le musée d'Orange est installé dans un hôtel particulier du XVIIe siècle. Le visiteur y découvre les thèmes évoquant le passé local de la ville. Les collections archéologiques proviennent de multiples fouilles effectuées à Orange : à côté d'objets de la vie quotidienne, les documents les plus intéressants sont trois cadastres gravés sur marbre sur ordre de l'empereur Vespasien. Ils révèlent l'organisation foncière de la colonie antique. De nombreux fragments architecturaux et de statuaires proviennent du décor du mur de scène du théâtre, entre autres un ensemble exceptionnel de frises.
Le passé de la principauté d'Orange du Moyen Âge au XVIIe siècle est évoqué. Des portraits de la famille royale des Pays Bas évoquent le lien étroit qui lia l'histoire de la ville aux Nassau et à Guillaume d'Orange, devenu Roi d'Angleterre. Cinq peintures représentent la vie d'une fabrique d'indiennes du XVIIIe: la fabrique Wetter. Commandées en 1764 à G.M. Rossetti, elles décoraient le salon de la demeure de Monsieur Pinet, le directeur de l'établissement. Le XIXe siècle est illustré par des gravures montrant le dégagement et la restauration du théâtre et de l'arc et par la collection Gasparin, famille orangeoise dont furent issus plusieurs hommes politiques. Une collection offerte en 1940 par l'intermédiaire de Daladier rassemble les œuvres de deux artistes anglais : Franck Brangwyn (1867-1956) et Albert de Belleroche (1864-1944).