镇海楼内的《广州历史陈列》展览展示了广州数千年来的文化、风俗和城市发展等历程。展览内容主要包括以下几个方面：
南汉国历史：展览分为“岭南大汉国”“都城兴王府”“考古现三陵”等三部分，用考古材料并结合历史文献和现存文物史迹展示南汉国的历史脉络、南汉都城兴王府（今广州）的宫殿建筑和都市面貌[2]。
秦汉时期文物：展厅二楼区域主要展示的是秦汉时期的广州，集聚了众多两汉时期的珍贵文物[7]。
鸦片战争至广州解放：在镇海楼5楼，展示了鸦片战争到广州解放之间广州人民为振兴中华而艰苦奋斗的历程，其中一面珍贵的五星红旗分外引人注目，彰显了广州的英勇与赤诚[1]。
广州文化、风俗变迁：展览通过近千件展品，系统展示了广州五、六千年来文化、风俗和城市发展等变迁轨迹[12]。
多媒体展示：重点展示广州人民在孙中山及共产党员的先后领导下，通过辛亥革命以及一系列革命运动的探索与尝试，最终迎来解放胜利的历史[9]。
珠江沿岸全景图：主要以多媒体展示广州珠江沿岸的全景图[9]。
镇海楼作为广州博物馆的一部分，通过丰富的文物和历史资料，为参观者提供了深入了解广州历史的机会。