La sezione di marineria, organizzata per tutto il secondo piano dell'edificio attuale, segue un percorso tematico che tiene conto da una parte delle caratteristiche tecniche delle imbarcazioni e della loro costruzione, e ancora dei modi e delle forme del navigare; dall'altro, degli aspetti etno-antropologici non meno interessanti e indispensabili ad una lettura esaustiva della tradizione marinaresca della città. Modelli di grandi dimensioni dei principali tipi di barche della marineria tradizionale adriatica, che nei cantieri cattolichini raggiunse alcune delle sue vette più alte, accompagnano i visitatori guidandoli alla conoscenza di un artigianato complesso e unico. L'approdo naturale alla foce del Tavollo, che scavi recenti hanno rivelato di straordinaria valenza storico-archeologica, la nascita del porto e le sue trasformazioni costituiscono lo sfondo dell'intera narrazione.