Berbagai jenis batik ditampung dalam tiga ruang pamer atau koleksi. Namun, tidak semua koleksi dipamerkan, tergantung tema yang diusung. Ruang pamer I menampilkan 24 koleksi batik khas pedalaman, yakni batik khas Yogyakata dan Solo. Ruang pamer II memamerkan koleksi batik pesisir nusantara. Ruang pamer III khusus memamerkan kekayaan batik pekalongan.
Museum Batik sebagai salah satu destinasi wisata Pekalongan dengan berbagai pengalaman berharga seperti belajar membatik, paeKhat koleksi batik nusantara, hingga membeli kain batik untuk oleh-oleh. Tersedia pula paket wisata untuk belajar membatik.
Museum ini juga punya koleksi batik kuno yang usianya lebih dari seratus tahun. Jarang dipamerkan karena kainnya sudah lapuk. Batik kuno tersebut antara lain sumbangan dari kolektor batik asal Belanda, seperti batik cinderela yang dibuat pada 1840.
