Fotomuuseum asub Raekoja taga endises Raevanglas. Muuseumi püsiekspositsioon annab ülevaate Eesti fotograafia ajaloost 1840-1940.a.

Ekspositsioon algab fotoharulduste - dagerrotüüpide, ambrotüüpide ja ferrotüüpide väljapanekuga.
Lisaks esitatud fotokollektsioonidele saab vaataja ka ülevaate kaamerate arengust, tutvub 20. sajandi alguse ateljee ja pimiku varustusega.

Ekspositsiooni lõpus on eksponeeritud väikseim meie kaamerate seas. See on taskukaamera "Minox", mille esimene mudel valmis Tallinnas 1936.a., tootma hakati teda aga 1938.a. Riias.

Tallinna Linnamuuseumi filiaal Fotomuuseum on huvitav kooslus Põhja-Euroopa arhitektuuriloos haruldastest õigusemõistmisega seotud hoonetest ja ühest kaasaja kõige moodsamast kunstiliigist - fotograafiast.

Fotomuuseumis asub Tallinna Linnamuuseumi suurim museaalide kogu. See on fotokogu, mis sisaldab 63000 fotot ja negatiivi. Asjatundjad loevad TLM fotokogu üheks paremaks Tallinna vaadete arhiiviks Eestis. Kogus säilitatakse pilte Tallinnast alates 1870.aastatest kuni linna tänase päeva vaadeteni välja. Lisaks kaunile ja efektsele vanalinnale on jäädvustatud ka äärelinnade puitasumid. Fotokogu aareteks on kindlasti autorikollektsioonid Eesti kuulsate fotograafide J. ja P. Parikase, N. Nyländeri, Joh. Mülberi ja C. Sarapi töödega. Fotomuuseumi iga-aastased populaarsed püsinäitused on koostatud ainult oma kogu varade põhjal.

Fotograafia ajaloo tundmaõppimisel on suureks abiks väljapanek vanast fototehnikast. Fotomuuseumi kogus säilitatakse 864 ajaloolist kaamerat ja fototarvikut, nende hulgas on ka kuulus Eestis leiutatud pisikaamera "Minox".

Igapäevast fotoelu kujutavad näitused-üritused toimuvad muuseumi fotokeldris, fotopööningul ja fotohoovis.