Так как в музее Казанской химической школы нет привычных нам витрин, сложно выделить имеющиеся экспонаты в определенные коллекции, хотя в музее достаточно большое количество единиц хранения – около 6000. В музее почти полностью сохраненный интерьер XIX столетия: в Бутлеровской аудитории три сектора деревянных столов, за которыми сидели слушатели лекций; большой полукруглый стол, старинная доска. По бокам в шкафах находится огромное количество справочников, журналов по химии на русском, немецком, английском языках, начиная с 1800-ых годов. Бюсты Н. Н. Зинина и А. М. Бутлерова установлены в аудитории по решению Совета университета в начале прошлого века.

Если пройти дальше через библиотеку, в которой также находится большое количество книг, в кабинете можно увидеть обширную коллекцию веществ, полученных Н. Н. Зининым, К. К. Клаусом и А. М. Бутлеровым. Во втором шкафу находятся образцы веществ, полученных А. Е. Арбузовым и Б. А. Арбузовым. Кроме образцов веществ, в музее хранятся инструменты, которыми пользовались великие химики: весы, на которых работал А. М. Бутлеров, карманная лаборатория Ф. М. Флавицкого, Арбузовские колбы, которые выдул из стекла сам А. Е. Арбузов. На стенах и в шкафу находятся дипломы, благодарственные письма многим ученым, работавшим в стенах лаборатории Казанского университета. Несмотря на то, что большая часть экспонатов датируется XIX веком, можно найти и экспонаты, которым сравнительно немного лет: это образцы первого синтетического каучука. Из комнаты, где представлено наибольшее количество выставочных экспонатов, можно пройти в рабочий кабинет А. М. Бутлерова. Над входом в кабинет расположилась реторта, в которой, согласно по легенде (это было настолько давно, что уже невозможно точно сказать, правда это или нет) был получен рутений. В кабинете Бутлерова рабочая обстановка: письменные принадлежности, свечи в подсвечниках – будто бы только недавно здесь работал великий ученый. Примечательно, что А. Е. Арбузов не стал сидеть на стуле А. М. Бутлерова, а принёс для себя табурет поменьше. Таким образом, за письменным столом образовалось два рабочих места выдающихся химиков разных столетий. И, как и в любом другом помещении в музее Казанской химической школы (кроме действующих и сейчас лабораторий), в Бутлеровском кабинете хранятся книги.