Muzium ini merupakan model kapal Nau Portugis. Semasa zamannya, kapal ini berfungsi sebagai kapal dagang dan kapal perang. Saiz dan kemampuan muatannya berbeza mengikut keperluan semasa pada abad ke 16 dan 17 M. Kapal jenis ini menggunakan layar berbentuk segitiga atau layar segi empat. Struktur binaan kapal ini diperbuat daripada konkrit yang disalut dengan dinding kayu jenis cengal dan resak. Kapal ini berukuran 110 kaki panjang dan 22 kaki lebar. Ukuran sebenarnya ialah 170 kaki panjang dan 30 kaki lebar. Bahagian dalaman kapal ini telah diubahsuai untuk dijadikan muzium.

Kerja-kerja membina muzium ini mula dilaksanakan pada bulan Februari 1992 dan siap sepenuhnya pada bulan Oktober 1993. Muzium Samudera telah dirasmikan oleh Y.A.B Perdana Menteri Malaysia, Dato’ Seri Dr. Mahathir Mohamad pada 13 Jun 1994. Muzium ini mempamerkan Sejarah Kesamuderaan Melaka dalam empat era, iaitu Era Kegemilangan Kesultanan Melayu Melaka (1400-1511), Era Portugis (1511-1641), Era Belanda (1641-1795) dan Era British (1824-1957) sehinggalah kemerdekaan Tanah Melayu pada tahun 1957.

Fokus utama muzium ini ialah sejarah maritim dan Kegemilangan Melaka. Turut dipamerkan ialah rempah ratus, diorama, audio visual, lukisan, peta lama, model kapal dan artifak berkaitan maritim di Melaka. Muzium ini mengingatkan kita bahawa hilangnya kuasa politik, maka hilanglah segala-galanya.