Die bemerkenswerten Sammlungen des National Museum of Wales sind in drei große Abteilungen aufgeteilt. In der Naturkunde-Abteilung werden Natur und Ökosysteme von Wales veranschaulicht Die archäologische Abteilung gibt anhand von Objekten und schriftlichen Dokumenten einen Überblick über das tägliche Leben in der Region von der Vorgeschichte bis in die normannische Zeit. In der Gemäldeabteilung sind neben Werken walisischer Maler auch Gemälde großer Impressionisten (Monet, Manet, Pissaro, Sisley und Renoir) ausgestellt.