Das Niedersächsische Landesmuseum nennt sich selbst, in einer Art Untertitel, Weltenmuseum. So weist es auf seine Sammlungen aus vier Bereichen, oder besser vier Welten, hin.
Gezeigt werden hier Naturwelten, Menschenwelten, Kunstwelten und, ganz neu, Digitalwelten. Dies findet jeweils im Rahmen von Dauerausstellungen statt, die durch wechselnde Sonderausstellungen ergänzt werden. Die Sammlungsschwerpunkte des Niedersächsischen Landesmuseums liegen in den Bereichen Naturkunde, Archäologie, Ethnologie und Kunst. Außerdem befasst sich das Museum eingehend mit der Provenienzforschung. Das bedeutet, dass hier Experten die Herkunft, also die Provenienz von Kultur- und Sammlungsgütern ermitteln und nachvollziehen. Dies ist vor allem wichtig, um die Echtheit von Kunstwerken zweifelsfrei bestätigen zu können.
In den Naturwelten geht es um Tiere und Pflanzen. Die gezeigten Ausstellungsstücke sind international orientiert, es sind also auch exotische Tiere zu sehen. Artgerecht in Aquarien und Terrarien untergebracht, leben rund 3.350 Tiere im Niedersächsischen Landesmuseum. In den Naturwelten gibt es außerdem Fossilien, ausgestopfte Tiere und Dinosaurier-Skelette zu bestaunen.
Auch die Menschenwelten sind global angelegt und befassen sich mit der Entwicklungsgeschichte der Menschheit von der Steinzeit bis ins späte Mittelalter.
In den Kunstwelten kann viel über die europäische Kunstgeschichte erfahren werden. Das Niedersächsische Landesmuseum führt eine umfangreiche und hochwertige Sammlung von Kunstwerken des deutschen Mittelalters. Weiterer Schwerpunkte liegen auf dem italienischen Barock und der Hochzeit der niederländischen Malerei. Ein Münz- und ein Kupferstichkabinett ergänzen diese Sammlung.
Die Digitalwelten führen Besucher in das Niedersächsische Landesmuseum, ohne, dass diese das Gebäude betreten müssen. Digital lassen sich zahlreiche Ausstellungsstücke besichtigen.