Σε αυτή την πτέρυγα εκτίθενται αντικείμενα της λίθινης εποχής, όπως εργαλεία και όπλα από οψιδιανό, αντίγραφα υλικών που χρησιμοποιούνταν για το άναμμα της φωτιάς, καθώς και αντίγραφα προϊστορικών όπλων.
Ο τομέας αυτός είναι αφιερωμένος στους πολιτισμούς που αναπτύχθηκαν με κέντρο τον αιγιακό χώρο. Προβάλλονται οι οχυρωμένες τοποθεσίες της περιόδου, αντίγραφα εικόνων και όπλων του Μινωικού και Μυκηναϊκού Πολιτισμού, καθώς και φωτογραφίες των σημαντικότερων αρχαιολόγων. Χαρακτηριστικά είναι τα ομοιώματα του μυκηναϊκού οδόντοφρακτου κράνους και της μυκηναϊκής πανοπλίας του 15ου αιώνα π.Χ.
Η αίθουσα εστιάζει στον οπλισμό των αρχαίων ελληνικών πόλεων μετά το 800 π.Χ., δίνοντας έμφαση στην περίοδο των Περσικών Πολέμων. Βασικά εκθέματα είναι ο οπλισμός και τα εξαρτήματα της πολεμικής στολής των Αρχαίων Ελλήνων, ορισμένα από τα οποία είναι πρωτότυπα. Παράλληλα, εκτίθενται τα μοντέλα όλων των τύπων των αρχαίων πολεμικών πλοίων, καθώς και πρωτότυπα αντικείμενα της εποχής που βρέθηκαν σε ναυάγια.
Σε αυτή την αίθουσα παρουσιάζονται οι κυριότερες μάχες της εκστρατείας του Μεγάλου Αλεξάνδρου και τα ελληνιστικά βασίλεια που δημιουργήθηκαν μετά τον θάνατό του. Αντίγραφα όπλων της εποχής, μοντέλα πολιορκητικών μηχανών και αντίγραφα εικόνων πλαισιώνουν το αφιέρωμα.
Η αίθουσα είναι αφιερωμένη στη Βυζαντινή Αυτοκρατορία από την ίδρυση της Κωνσταντινούπολης το 330 μ.Χ. έως και την πτώση της το 1453 μ.Χ. Μέσα από τα εκθέματα παρουσιάζεται η εξάπλωσή της σε όλη τη Μεσόγειο και τη Νοτιοανατολική Ευρώπη, η ακμή της και το τέλος της. Βασικά εκθέματα αποτελούν τα αντίγραφα των βυζαντινών όπλων, τα μοντέλα των πλοίων και των πολιορκητικών μηχανών, καθώς και οι διάφοροι χάρτες που απεικονίζουν τις περιόδους της αυτοκρατορίας.
Τα εδάφη της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας σταδιακά κατακτήθηκαν από τους Λατίνους και τους Οθωμανούς, με αποτέλεσμα το σύνολο των ελληνικών πληθυσμών να βρεθεί υπό ξένη κυριαρχία. Σε αυτή την αίθουσα εκτίθενται χάρτες, λιθογραφίες, χαρακτικά και όπλα της εποχής που καταγράφουν τη ζωή των Ελλήνων και την προετοιμασία για την Επανάσταση. Εμβληματικό έκθεμα αποτελεί η αυθεντική Χάρτα του Ρήγα, που εκτίθεται σε άριστη κατάσταση.
Μέσα από τα πρωτότυπα έργα τέχνης, που απεικονίζουν σημαντικές στιγμές της Ελληνικής Επανάστασης, τον αυθεντικό οπλισμό των αγωνιστών, τις στολές τους, τα χειρόγραφα και τα διοράματα, παρουσιάζεται ο αγώνας και οι θυσίες των επαναστατημένων Ελλήνων στην ξηρά και τη θάλασσα για να κερδίσουν την ανεξαρτησία τους.
Σε αυτήν την αίθουσα εκτίθενται κειμήλια που αφορούν την περίοδο του Βασιλιά Όθωνα, τις πρώτες ενσωματώσεις νέων εδαφών στο ελληνικό κράτος, τις επαναστάσεις στην Κρήτη και τον Ελληνοτουρκικό Πόλεμο του 1897.
Σε αυτόν τον χώρο εκτίθενται όπλα, αντικείμενα και φωτογραφίες των σημαντικότερων μακεδονομάχων και παρουσιάζεται ο αγώνας των ελληνικών ανταρτικών σωμάτων στην οθωμανοκρατούμενη Μακεδονία στις αρχές του 20ου αιώνα.
Στις αίθουσες που είναι αφιερωμένες στους Βαλκανικούς Πολέμους εκτίθεται ο τότε σύγχρονος οπλισμός, που είχαν αποκτήσει οι Ελληνικές Ένοπλες δυνάμεις, έργα τέχνης εμπνευσμένα από τις νικηφόρες επιχειρήσεις των ελληνικών δυνάμεων, φωτογραφίες από το μέτωπο, καθώς και διάφορα μοντέλα πλοίων και αεροσκαφών που συμμετείχαν στους πολέμους. Ειδικός χώρος είναι αφιερωμένος στα έργα της Θάλειας Φλώρα-Καραβία, η οποία κατέγραψε με τα σκίτσα της στιγμές από την πρώτη γραμμή των επιχειρήσεων.
Ζωγραφικοί πίνακες, φωτογραφίες, σημαίες, μοντέλα πλοίων και αεροσκαφών παρουσιάζουν τη συμμετοχή της Ελλάδας στον Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο.
Σε αυτόν τον χώρο εκτίθενται έργα τέχνης, φωτογραφίες, χάρτες, οπλισμός, αντικείμενα και λάφυρα από τις επιχειρήσεις των ελληνικών δυνάμεων στη Μικρά Ασία.
Στις αίθουσες που είναι αφιερωμένες στον Ελληνοϊταλικό Πόλεμο εκτίθενται ο βασικός οπλισμός που χρησιμοποιήθηκε στις επιχειρήσεις, πλήθος φωτογραφιών από το μέτωπο, στολές και αντικείμενα αξιωματικών που έλαβαν μέρος, καθώς και διοράματα που απεικονίζουν στιγμές των μαχών. Ειδική θεματική υπάρχει για τους «καλλιτέχνες του μετώπου», όπου παρουσιάζονται τα πρωτότυπα έργα των καλλιτεχνών που ακολούθησαν τον Ελληνικό Στρατό στις επιχειρήσεις.
Σε αυτή την αίθουσα παρουσιάζεται ο αγώνας των λιγοστών ελληνικών δυνάμεων και των συμμάχων τους να αντιμετωπίσουν την εισβολή του Γερμανικού Στρατού στην Ελλάδα τον Απρίλιο του 1941. Ειδικό αφιέρωμα υπάρχει στη μάχη των Οχυρών και στη μάχη της Κρήτης.
Μετά την κατάληψη της Ελλάδας από τις δυνάμεις του Άξονα, ο Ελληνικός Στρατός αναδιοργανώθηκε στη Μέση Ανατολή και υπό συμμαχική διοίκηση συμμετείχε στις επιχειρήσεις εναντίον των Γερμανών στη Βόρεια Αφρική, στο Αιγαίο και στην Ιταλία. Φωτογραφίες, ενθύμια, αρχειακό υλικό και ο νέος βρετανικός οπλισμός που απέκτησαν οι ελληνικές δυνάμεις εκτίθενται σε αυτή την πτέρυγα.
Σε αυτόν τον χώρο παρουσιάζονται εκθέματα που αφορούν την περίοδο της κατοχής της Ελλάδας από τις δυνάμεις της Γερμανίας, της Ιταλίας και της Βουλγαρίας. Μέσα από τις φωτογραφίες και τα τεκμήρια της εποχής φαίνονται οι κακουχίες και το βαρύ τίμημα που πλήρωσε ο ελληνικός λαός. Στον ίδιο χώρο εκτίθενται αντικείμενα, αρχεία, προκηρύξεις και οπλισμός των διάφορων ελληνικών αντιστασιακών οργανώσεων την περίοδο της κατοχής. Το αφιέρωμα της περιόδου ολοκληρώνεται με τις φωτογραφίες από την απελευθέρωση της χώρας το φθινόπωρο του 1944.
Μέσα από φωτογραφίες, οπλισμό και στρατιωτικές στολές της περιόδου παρουσιάζεται η συμμετοχή της Ελλάδας στον Πόλεμο της Κορέας. Αποτέλεσε την πρώτη αποστολή που ανέλαβαν οι ελληνικές Ένοπλες Δυνάμεις από τον Οργανισμό Ηνωμένων Εθνών.
Στην αίθουσα Κύπρου παρουσιάζονται η ιστορία της νήσου από την αρχαιότητα έως τις ημέρες μας. Μέσα από τα κειμήλια που εκτίθενται, φαίνεται η συμμετοχή των Ελλήνων της Κύπρου σε όλους τους αγώνες της Ελλάδας διαχρονικά, ενώ υπάρχει ειδικό αφιέρωμα στον αγώνα της ΕΟΚΑ την περίοδο 1955-1959 και στην τουρκική εισβολή το 1974.
Σε ειδικό εκθεσιακό χώρο του Πολεμικού Μουσείου εκτίθεται μεγάλος αριθμός πρωτότυπων και αντιγράφων στολών διάφορων ιστορικών περιόδων, από την Επανάσταση του 1821 μέχρι σήμερα. Στον ίδιο χώρο παρουσιάζονται αντίγραφα ορισμένων σημαιών, που χρησιμοποιήθηκαν από ελληνικά τμήματα.
Στους εξωτερικούς εκθεσιακούς χώρους του Πολεμικού Μουσείου εκτίθεται μεγάλος αριθμός πυροβόλων όπλων μεγάλου διαμετρήματος, που χρησιμοποίησε ο Ελληνικός Στρατός στις εκστρατείες του ή τα είχε κυριεύσει ως λάφυρα. Στον ίδιο χώρο βρίσκεται πλήθος αεροσκαφών της Πολεμικής Αεροπορίας, καθώς και εκθέματα του Πολεμικού Ναυτικού.