Das im ehemaligen Franziskanerkloster untergebrachte Museum beherbergt drei Jahrtausende umspannende Sammlungen zur Kulturgeschichte der Stadt und der Region mit den Abteilungen Vor- und Frühgeschichte, Stadtgeschichte und Volkskunde des Schwarzwalds. Von besonderer Bedeutung ist die Ausstellung zum keltischen Fürstengrab Magdalenenberg, der größten keltischen Grabanlage Mitteleuropas, sowie die Sammlung Oskar Spiegelhalder mit volkskundlichen Gegenständen. Der Fundkomplex Magdalenenberg zeigt die komplette hallstattzeitliche Grabkammer sowie den Großteil der Ausgrabungsfunde, darunter Waffen, Schmuck und Alltagsgegenstände. Das Leben in Villingen vom Mittelalter bis ins 20. Jahrhundert zeichnet die aus der städtischen Altertümersammlung hervorgegangene stadtgeschichtliche Abteilung nach. Das Franziskanermuseum zählt zu den großen stadthistorischen Museen des Landes mit wechselnden Sonderausstellungen zu kunst- und kulturgeschichtlichen Themen.