Das Kernstück des Freilichtmuseums, das sich rund um das Museumsgebäude erstreckt, ist der Museumshafen, der Alte Hafen mit seiner wohl einmaligen Museumsflotte. Die Baujahre der Schiffe im Hafenbecken erstrecken sich von der zweiten Hälfte des 19. über das ganze 20. Jahrhundert. Jedes erfüllte eine andere Aufgabe – z. B. als Frachtsegler (SEUTE DEERN, Baujahr 1919) oder als Bergungs-Hochseeschlepper (SEEFALKE, Baujahr 1924) – und hat daher einen ganz eigenen, bemerkenswerten Lebenslauf.

Fast alle Schiffe können (außer in den Wintermonaten) besichtigt werden.

Doch auch an Land gibt es viel zu entdecken. Neben einigen Schiffen, deren interessante Konstruktion unter Wasser nicht sichtbar wäre, findet man hier verschiedene historische Kräne – der älteste ist ein Handkurbelkran von 1875 – und andere Großexponate. Dazu zählen viele Geräte, die mit den Abläufen am Hafen zu tun hatten – wie der Wasserstandsanzeiger von 1903 und der Sturmflutpfahl am Weserdeich. Aber auch andere seltene Objekte sind hier zu sehen, z. B. der Schornstein der OTTO HAHN, des einzigen deutschen Handelsschiffes mit Atomantrieb, ein Dampfhammer der einstigen Bremer Vulkan-Werft und der Nachbau des Walter-Antriebs für U-Boote.