Prin orientarea spațiului muzeal pe axa Est-Vest, se copiază practic orientarea şi amprenta Catedralei Mitropolitane, pe care o depășește pe latura vestică şi pe cea estică, dar retrăgându-se pe latura nordică şi sudică. Spațiul nou creat este mai lung şi mai îngust decât catedrala. O altă trăsătură a spațiului este autonomia sălilor, ce comunică prin culoare.

Expoziția de bază a muzeului este organizată tematic, pe săli.

Sala Eclesia, dispusă chiar sub nava principală a Catedralei Mitropolitane, este un spațiu ambivalent: sală de expunere, dar și spațiu liturgic.

Sala Baptisteriu este spațiu liturgic (se săvârșește în ea Taina Sfântului Botez pentru adulți) şi sală de expunere (muzeu). Baptisteriul este un spațiu circular cu o morfologie aparte, centrat  pe bazinul pentru botez și Fântâna lui Mihail de Hodocin, amplasată peste baptisteriu. Spațiul este boltit, bolta centrală sprijinindu-se pe opt coloane, iar peretele este amenajat cu 14 nișe, absidiole, în care se face expunere.

Sala Sinaxar este o sală boltită, generoasă, echilibrată volumetric, în dispunere areală laturile fiind comparabile, iar înălțimea, în apexul bolții centrale fiind de circa 4 m. Tavanul extins al sălii este susținut de coloane, iar pe latura vestică sunt amenajate nișe semicirculare. Spațiul este polivalent, fiind proiectat să găzduiască şi alte evenimente culturale. Numele sălii sugerează şi funcțiunea ei polivalentă, ce presupune întruniri, sinaxe (vb. Συνάζω = a strânge, a aduna, a întruni), ale publicului cu mediul cultural, eclezial şi academic. Expunerea în acest spațiu se face predilect în vitrine.

Sala Ofranda este un spațiu de trecere, un culoar de mici dimensiuni, atât ca areal cât şi ca regim de înălțime. Zonele de expunere sunt pereții, respectiv patru vitrine de perete, cu tematică proprie.

Sala Ctitorilor este un culoar de trecere disproporționat volumetric, având o lățime de circa 2 m, o lungime de 12 m şi înălțimea la tavan de 2,2 m. Zonele de expunere sunt cei doi pereți laterali, cu suprafețe generoase, continue, ce permit detalierea celor două teme prezentate: Sfântul Antimis şi Ctitoria.

Sala Istoria duhovnicească a Moldovei este un culoar de trecere pe pereții căruia s-au amenajat șase vitrine de perete, autonome, închise.

Spațiul perimetral, denumit generic Calea Crucii, este un culoar îngust, înalt şi foarte lung, înconjurând practic, prin exterior, fundația catedralei, pe care o face vizibilă prin multe din cele 30 de nișe cu dimensiuni variabile. Acest spațiu este unul cu vizitare restrictivă întrucât accesul se face individual sau în grup foarte mic și cu asistență din partea personalului muzeului.

Muzeul provoacă pe fiecare vizitator, să se poziționeze pe drumul spre cer, pe care îl sugerează parcursul expozițional, ca să recunoască locul în care se găsește: în rândul ctitorilor, în rândul slujitorilor, în rândul celor ce ascultă glasul toacei și al clopotului sau poate în biserică, ca unul ce este în comuniune (persoană eclesială).