Son exposition permanente raconte le grand dessein du baron de Coubertin, rénovateur des Jeux, décédé en 1937 peu après avoir été fait citoyen d’honneur de Lausanne. On y trouve quantité d’objets historiques: les torches olympiques de tous les JO, des pièces d’équipement qu’ont utilisées des athlètes de pointe pour remporter la médaille d’or.

Les expositions temporaires thématiques portent sur des événements d’actualité: celle de fin 2007, par exemple, baptisée Les Voiles du Défi, rendait hommage à la Coupe de l’America tout en célébrant le centenaire de la Fédération internationale de voile. Le musée est vivant, très interactif. L’informatique et la robotique permettent d’y revivre les hauts faits de la geste sportive. Une bibliothèque, une vidéothèque, un Centre d’études olympiques, un auditorium et un restaurant panoramique complètent le musée.