В конце 1940-х гг. музей стал называться краеведческим, был открыт отдел природы Юго-Восточного Крыма. Первую экспозицию этого отдела построил его заведующий А. К. Пантелеев. Уже более 35 лет в отделе природы работает Е. В. Скоробогатая. За годы ее работы фонды музея пополнились коллекциями минералов и горных пород, гербарием дикорастущих растений края и многим другим.
С 50-х гг. фонды музея постоянно пополняются материалами об экономическом развитии города, истории предприятий и учреждений. В результате этой работы была построена экспозиция «Социально-экономическое развитие г. Феодосии во второй половине XX в.». Большую работу по комплектованию фондов музея провели научные сотрудники Г. А. Кулясова, А. Н. Гаврилова, А. Ф. Ковальчук, Т. М. Татаринцева, Л. В. Старикова, Т. А. Задорская, О. И. Матрахова, И. В. Ерохина, М. Н. Ульянова и др. В 1988 г. музей переехал в здание постройки начала XX в. — бывшая гостиница «Генуэзская» — на проспекте Айвазовского, 11.
В настоящее время коллекции Музея древностей насчитывают почти 64 тысячи экспонатов основного фонда, которые разделены на 15 групп хранения. Палеонтологические, геологические, археологические, нумизматические коллекции, редкие книги и документы, фотографии и открытки, живопись, скульптура, графика, предметы быта и этнографии, изделия прикладного искусства — всё это имеет научное историческое значение и вызывает интерес у специалистов, любителей истории и старины.