Una vez que se abandona el espacio de acogida del Museo, comienza el recorrido por el conjunto monumental de Santa Clara, que se inicia en el antiguo huerto del Monasterio, hoy transformado en jardín y zona de descanso. Al acceder al interior del edificio, se comienza la visita del museo en el palacio musulmán del siglo XIII, que consta de tres partes:

Patio del palacio hudí del siglo XIII. Este tranquilo y evocador patio, está precedido por una galería tardogótica del siglo XV. La estructura del patio presenta un modelo único de transición entre los patios con crucero de época almorávide y los de alberca central y dos arriates de época nazarí, tan presentes en los palacios de La Alhambra. Las aguas cristalinas nos trasladan al pasado, reflejando como un espejo la arquitectura y realzando su monumentalidad. En los cuatro arriates que rodean la alberca central, se ha recuperado parte de la vegetación original del palacio como palmeras, ciruelos, naranjos, albaricoqueros, higueras o granados. La unión de agua y vegetación crea un ambiente evocador muy propio de los jardines palatinos en época islámica. 

Pórtico del palacio musulmán del siglo XIII. Este monumental y alargado pórtico está compuesto por tres arcos festoneados enmarcados que conservan una compleja y profusa decoración realizada en yeso con diseños en atauriques de rica policromía. En el centro se ubica una fuente de forma poligonal que debió estar conectada con la alberca. Además de su valor decorativo, esta pequeña fuente también debió tener un valor simbólico, por la relación del agua con la vida dentro de la religiosidad islámica. Este espacio se ha denominado sala Tudmir, y en él se realiza un recorrido por la historia de al Andalus a través de la exposición de una importante muestra de materiales arqueológicos de toda la región de Murcia. Destaca la colección epigráfica, con lápidas conmemorativas, fundacionales y funerarias que aportan una valiosa información desde el punto de vista histórico. En las vitrinas se expone una buena representación de cerámica que pone de manifiesto la variedad y riqueza decorativa que caracteriza este período: desde las primeras producciones con decoración verde manganeso características de época califal, se pasa a los espléndidos ejemplares con decoración esgrafiada de los siglos XII- XIII y a una variada representación de cerámicas decoradas o sin decorar que constituyen los ajuares básicos de los ámbitos domésticos andalusíes. También destacan otros utensilios domésticos como braseros, piletas de abluciones o reposaderos, juguetes y utillaje agrícola compuesto por azadas, legones y sierras. Por último, el recorrido por esta sala concluye con una vitrina en la que se exponen algunas cerámicas mudéjares que muestran la transición entre el mundo medieval islámico y el cristiano.

Salón del palacio del siglo XIII. El salón aúlico del palacio islámico, también conservado en alzado, tiene una orientación norte- sur. De forma alargada, cuenta con dos alhanías sobreelevadas en los extremos, a las que se accedería a través de un estrecho pasillo y escalones, hoy no conservados. El acceso está precedido por arcos que descansan en semicolumnas realizadas también en yeso. Los arcos repiten la profusa decoración en ataurique con rica policromía y los alfices se decoran con motivos epigráficos. Este salón fue utilizado como espacio de representación y recepción del monarca y en él se realizarían las audiencias y se administraría justicia. En el interior del salón se pueden contemplar los restos arqueológicos pertenecientes al palacio del siglo XII, que se encuentran tres metros por debajo del solado actual. Los gobernadores almorávides y el emir Ibn Mardanish levantaron un extraordinario conjunto áulico compuesto de variadas edificaciones de carácter palatino, incluyendo un pequeño baño, letrinas y viviendas de servicios. De todo ello sólo se conservan los restos de un gran patio de crucero semejante al del Castillejo de Monteagudo, con andenes y plataformas soladas de ladrillo que delimitan jardines de escaso fondo, canales cortados en cruz y una Qubba o pabellón en la intersección de los brazos.
En esta sala, denominada Sahrq al Andalus, se exponen restos arquitectónicos y ornamentales de los palacios de Santa Clara: del palacio hudí (siglo XIII), destacan los arcos y alfices con bandas epigráficas procedentes del salón sur, recuperados en 1960. Del palacio mardanisí (siglo XII) se exponen zócalos de cuidada decoración y una selección de las yeserías policromadas más representativas de Santa Clara y de otro palacio mardanisí, ubicado en la localidad de Monteagudo. Entre todas estas yeserías destaca el magnífico fragmento en el que se representa un personaje tocando un instrumento musical denominado mizmar. Este fragmento, junto con otros, constituían las muqarnas de las bóvedas del salón del trono del palacio de época mardanisí. En la pared norte se exponen piezas talladas en madera, arrocabes y canecillos, que formaban parte de la propia estructura del edificio, con inscripciones coránicas del siglo XII.

Por último, dos vitrinas exponen objetos suntuarios como amuletos, joyas, ungüentarios, objetos de tocador, vidrios o piezas de ajedrez que ponen de manifiesto el desarrollo de las artes suntuarias y los gustos refinados de la época. En otra vitrina se conserva un magnífico conjunto de tesorillos numismáticos, algunos de ellos ocultados en épocas de inestabilidad política, como es el caso de los aparecidos en la plaza Yesqueros de Murcia y en la finca de La Pita de Alhama de Murcia.