Sedež Goriškega muzeja je na gradu Kromberk pri Novi Gorici. Grajska stavba je po zasnovi in videzu renesančna, zgrajena na začetku 17. stoletja, delno na temeljih starejšega gradu iz 13. stoletja. V 1. in v 2. svetovni vojni je bil grad požgan. V njem so umetnostnozgodovinska zbirka, kulturnozgodovinska zbirka in stalna razstava Primorska 1918–1947 o zgodovini Goriške, Tržaške in Istre.
Goriški muzej upravlja številne razmeščene zbirke. Na gradu Dobrovo so na ogled stalna razstava slikarja Zorana Mušiča in občasne razstave, v Medani je spominska hiša pesnika Alojza Gradnika, v Ajdovščini sta na ogled razstavi o fosilih in o antični Ajdovščini, v Vrtojbi pa v vojaškem stražarskem stolpu najmanjši muzej na svetu. Na kolodvoru v Novi Gorici je na ogled razstava o državni meji med leti 1947 in 2004, v Solkanu v Vili Bartolomei sta na ogled razstavi o restavratorstvu in arheološka-etnološka razstava o posodju, ter arheološka razstava o Langoardih.