В структуре музея – 4 филиала: Краеведческие музеи в городах Асино и Колпашево, в селе Подгорном и Музей политической ссылки в с. Нарым.
Музей состоит из 11 отделов. На правах отделов в Томске работают:
Планетарий; Мемориальный музей «Следственная тюрьма НКВД»; Отдел природы