Первоначально модели кораблей, чертежи, морские схемы и планы экспедиций хранились по распоряжению Петра I в хранилище-модель-камере Главного Адмиралтейства. Из первый экспонатов и других ценных вещей в 1805 году был создан «Морской музей». В 1924 году музей стал Центральным военно-морским музеем, расположившись в 1939 году в здании Биржи на стрелке Васильевского острова. В 2013 году музей переехал в отреставрированный комплекс Крюковских казарм. Сейчас в музее действует 19 выставочных залов.
В период 1700-1862 г.г. русский флот состоял из парусных и парусно-винтовых линейных кораблей, делившихся на 54, 66, 80 и 100 пушечных корабля в соответствие с «Положением о воинских кораблях» 1723-1724 г.г., т.е. в царствование Петра I. На Азовском флоте первые корабли спущенные в 1699 году были «Флаг», «Скорпион» и «Золотая звезда» с 52 пушками. На Балтийском флоте первые корабли были 50 и 52-пушечные «Рига», «Выборг» и «Пернов» образца 1710 года, а также 54 и 60-пушечные «Святая Екатерина», «Гавриил» и «Рафаил» 1713 года, «Полтава» 1712 года, «Шлиссельбург», «Нарва» и «Портсмут» 1714 года выпуска.
Ботик Петра I является легендарным артефактом русской истории, сильно изменивший ход ее истории. С ботиком связано много легенд, где установить достоверность или вымысел не всегда представляется возможным. К первой легенде, связанной с ботиком относят его происхождение. Никто доподлинно до сих пор не может объяснить, откуда он взялся на чердаке загородного дома царской резиденции Измайловском этот кораблик. Его в 1688 году обнаружил 16-летний Петр и сразу стал на нем ходить под парусами по реке Яузе. Многие историки указывают на английское происхождение ботика. О том, каким знаковым предметом ботик стал для государства, говорит тот факт, что после окончания Северной войны в 1722 году, он был поставлен на всеобщее обозрение в московском Кремле, а император удостоил его высокой чести «дедушки русского флота». В августе 1723 года Петр I уже использовал ботик в качестве почетного флагмана для парада Балтийского флота в Кронштадт и обратно. После занял почетное место на больверке Государева бастиона. В 1803 году ботик переместили на палубу только построенного в Адмиралтействе линейного корабля «Гавриил». После в 1836 году ботик был торжественно поставлен на военный пароход «Геркулес», на котором Николай I принимал парад. Во время Великой Отечественной войны ботик был эвакуирован в Ульяновск, где находился до 1946 года. В 1997 году ботик был на выставке в Нью-Йорке в галерее «Liberty Street».
Инженер-генерал Карл Андреевич Шильдер создал в 1834 году подводную лодку без двигателя, которая передвигалась за счет мускульной силы двигая механическими ластами. У лодки было запаса воздуха 3 часа, за которые нужно было успеть приблизиться к вражескому фрегату и поразить его пороховой миной с электровзрывателем. Но гос. финансирование получил проект подводной лодки Степана Карловича Джевецкого, которую одобрил император Александр III и поручил произвести 50 штук. Но первая реально с 1866 года применявшаяся на флоте конструкция подводной лодки с механическим приводом была 350-тонная подводная лодка Ивана Федоровича Александровского. Она могла развивать скорость 3,5 узла, погружаться на 24 метра, автономно плавать 8 часов под водой, и имела экипаж 22 человека. Но днем образования подводного флота России считают 19 марта 1906 года, когда Николай II подписал указ о создании первой группировки подводных лодок-миноносцев. В этот период созданием подводных лодок с бензиновым двигателем ( и электродвигателем) занимался ученый-конструктор Иван Григорьевич Бубнов, а на Балтийском заводе в 1903-1904 г.г. была построена подводная лодка «Дельфин» по его проекту. В 1912 году на Балтийском заводе был построен первый в мире подводный минный заградитель «Краб» проекта конструктора Михаила Петровича Налетова. Аппарат мог развивать под водой скорость в 8,6 узлов, погружаться на 50 метров и совершать рейд дальностью 2 тыс.миль, имел 4 керасиновых двигателя по 300 л.с. каждый и электромоторы.
Зал славы русского флота рассказывает о развитии флота в России во второй половине 19 века. В 1860-е года в связи с развитием промышленности создание боевого флота пошло очень быстрыми темпами, где и конструкторы и моряки искали пути к совершенствованию военных судов. Модели кораблей переходного периода , таких как винтовые фрегаты «Светлана» и «Громобой» сочетали в своей конструкции деревянный корпус, мачты, парусное оснащение с паровыми машинами, гребными винтами и другими корабельными механизмами. Яркими образцами изобретательности русских конструкторов являлись модель первого броненосного корабля «Петр Великий» образца 1878 года, построенного по идее адмирала Попова, а также подводная лодка Джевецкого, построенная в 1881 году.
В области скорострельной артиллерии ярко проявил себя конструктор Владимир Степанович Барановский, который в период 1872-1877 г.г. впервые в мире сконструировал 63,5-милиметровую пушку с поршневым затвором и предохранителем. Ее применение в ходе русско-турецкой войны 1877-1878 г.г. показало ее эффективность. На катерах Дунайской флотилии и судах Черноморского флота использовались шестовые, буксируемые и самодвижущиеся мины. Последние были успешно применены в бою14 января 1878 года, когда на Батумском рейде был потоплен турецкий сторожевой катер «Интибах». Победы русского флота в этой войне сыграли положительную роль в освобождении от турецкого ига Болгарии, Румынии и других балканских стран. В зале славы русского флота экспонируются картины таких известных русских художников как Алексей Петрович Боголюбов, Александр Карлович Беггров, Лев Феликсович Лагорио, которые в своих произведениях иллюстрируют сюжеты на морскую тематику второй половины 19 века.
Музей имеет в своем собрании более 2 тысяч моделей кораблей разных периодов, около 13 тысяч предметов корабельной техники, около 11 тысяч единиц огнестрельного оружия.
У Центрального военно-морского музея есть следующие филиалы:
- На крейсере «Аврора»
- «Дорога жизни» в пос. Осиновец на Ладожском озере
- «Кронштадтская крепость»
- На подводной лодке «Д-2 Народоволец»
- Музей Балтийского флота в г.Балтийск
- На Корабле боевой славы «Михаил Кутузов» в Новороссийске
- Музей Черноморского флота в Севастополе.