Das Museum Ulm bietet neben der Ausstellung rund um den Löwenmenschen noch acht weitere archäologische Themenbereiche, von der letzten Eiszeit über Zeugnisse jungsteinzeitlicher Kulturen im Tal der Donau und auf der Schwäbischen Alb über die römische und alamannische Epoche bis in das Ulm des Späten Mittelalters und der Neuzeit. Im Studio Archäologie werden wechselnde kleine Sonderausstellungen präsentiert.
Als klassisches Mehrspartenmuseum umfasst das Museum Ulm weitere hochkarätig bestückte Sammlungen alter und moderner Kunst. Die Abteilung Alte Kunst bietet spätgotische Kunst aus Ulm und Oberschwaben mit Werken von Hans Multscher, Michel Erhart, Daniel Mauch und anderen. Die Barockgalerie zeigt vorwiegend Werke von Künstlern des 18. Jahrhunderts aus dem oberschwäbisch/bayrischen Raum.
Auch im Kunsthandwerk kam Ulm vom 14. bis zum Ende des 18. Jh. einen bedeutender Rang zu. Es entwickelte sich im 17. Jh. zu einem beachtlichen Goldschmiedezentrum im süddeutschen Raum. Mit der Kunst- und Wunderkammer des Ulmer Kaufmanns Christoph Weickmann bietet das Museum ein einzigartiges Relikt aus der Mitte des 17. Jahrhunderts, darunter die weltweit ältesten datierten Schnitzwerke und Textilien aus Westafrika. Die stadtgeschichtliche Sammlung malt anhand von Modellen, Plänen, Ansichten, Porträts und anderen Dokumenten ein facettenreiches Bild aus der Zeit der mittelalterlichen Reichsstadt bis ins 19. Jahrhundert.
Schwerpunkte der Modernen Kunst ist die Sammlung der Graphik Klassischer Moderne mit Werken von Picasso und Vertretern der Künstlergruppen Blauer Reiter und Die Brücke. Die Stiftung Sammlung Kurt Fried schließlich gibt einen repräsentativen Querschnitt der Kunst der 50er bis 70er Jahre in Europa und den USA. Sie wurde später ergänzt bis in die 80er Jahre und beinhaltet Werke von Frank Stella, Mark Rothko, Roy Lichtenstein, Günther Uecker, Yves Klein, Daniel Spoerri, Josef Albers, Max Bill, Gerhard Richter - um nur einige Namen zu nennen..