Mit jährlich ca. 850.000 Besuchern gehört das Pergamonmuseum zu den meistfrequentierten Häusern der Staatlichen Museen. Hauptanziehungspunkt ist der Pergamonaltar (2. Jahrhundert v. Chr.). Sein Skulpturenfries zählt zu den Meisterwerken hellenistischer Kunst und zeigt den Kampf der Götter mit den Giganten. Im südlich anschließenden Saal ist das Markttor von Milet zu sehen, ein Glanzstück römischer Architektur, von dem man zum Vorderasiatischen Museum weitergehen kann.

Griechische Bauwerke werden im Saal der hellenistischen Architektur präsentiert, der sich im Norden an den großen Saal anschließt. Im Nordflügel zeigt das Pergamonmuseum antike Plastik von der Archaik bis zum Hellenismus, antike Kopien nach griechischen Originalen sowie römische Kunst.

Im Alten Museum werden Kunst und Skulpturen der Griechen und Römer gezeigt. Die Kunst der Etrusker, das Herzstück der Sammlung, wird erst nach einer Generalsanierung des Hauses zu sehen sein. Bis dahin sind die griechischen Kunstwerke im neu eingerichteten Hauptgeschoß ausgestellt. Steinskulpturen und Figuren aus Ton und Bronze, Friese, Vasen sowie Goldschmuck und Silberschätze erschließen sich in einem thematischen Rundgang. Drei Info-Inseln geben zusätzliche Informationen, u.a. zu den griechischen Mythen, zur antiken Stadtkultur und zu den Ausgrabungsstätten der Berliner Museen.

Die Kunst der Römerzeit ist nur durch wenige Werke vertreten, u.a. durch Porträts von Cäsar und Kleopatra. Sarkophage, Mosaiken, Fresken und römisch-ägyptische Mumienbildnisse geben darüber hinaus einen Vorgeschmack auf die endgültige Präsentation. Abgüsse antiker Plastiken können in der Abgusssammlung in Berlin-Charlottenburg besichtigt werden. Die nahegelegene Gipsformerei bietet Nachbildungen für den Eigenerwerb.