Anhand bedeutender archäologischer Funde aus ganz Süddeutschland präsentiert das Museum einen Überblick über fünf Jahrhunderte alamannischer Besiedlung vom 3. bis zum 8. Jahrhundert nach Christus. Im Mittelpunkt stehen dabei die einmaligen Grabungsfunde aus dem nur wenige Kilometer jagstaufwärts gelegenen Lauchheim. Dort wurde seit 1986 nicht nur der bisher größte alamannische Friedhof Baden-Württembergs mit wertvollen Grabbeigaben, sondern auch die dazugehörige alamannische Siedlung mit Herrenhof und mehreren reich ausgestatteten Hofgrablegen ausgegraben. Im Alamannenmuseum Ellwangen wird die Zeit der Alamannen auf vielfältige Weise wieder lebendig, etwa mit Inszenierungen zu verschiedenen alamannischen Lebenssituationen in Originalgröße, interaktive Medien mit Bildschirmen und bewegten Bildern sowie zahlreiche Ausstellungselemente zum Anfassen und Mitmachen.
Während im Erdgeschoss die frühe Alamannenzeit, die Zeit der Völkerwanderung, thematisiert wird, geht es in den oberen Stockwerken um die so genannte Merowingerzeit, als Alamannien ein fränkisches Herzogtum war.
Zu den besonderen im Alamannenmuseum ausgestellten Funden gehören Goldblattkreuze aus dünner Goldfolie, die als die ersten christlichen Symbole in Süddeutschland zu werten sind, wie auch die so genannten Totenbäume (Baumsärge), die zum Teil mit doppelköpfigen Schlangen verziert sind. Nach dem Museumsbesuch lädt die Cafeteria und ein Museumsshop zum Verweilen ein.