II. Abdülhamid'in izni, Bahriye Nazırı Bozcaadalı Hasan Hüsnü Paşa'nın direktifi ve Amiral Hikmet Paşa ile Binbaşı Süleyman Nutki'nin çabasıyla Müze ve Kütüphane İdaresi adıyla Tersane-i Amire'de küçük bir binada kurulan Deniz Müzesi'ni geliştirmek ve zenginleştirmek amacıyla deniz kuruluşlarında, özel kişilerde ve deniz subaylarında bulunan ve denizciliği ilgilendiren çok sayıda eser toplandı.
Bahriye Nazırı Cemal Paşa'nın müzeye yeni bir düzen vermek amacıyla atadığı ressam, gemi inşa mühendisi Yüzbaşı Ali Sami Boyar 1917'de müzenin ilk kataloğunu yayımlarken, Türk gemilerinin tam ve yarım modellerinin yapılması için Gemi Model Atölyesi ve manken imalatı için Manken Atölyesi'ni kurarak müzenin geliştirilmesine ve bugünkü halini almasına katkı sundu.
Tersane içerisinde iki kez yer değiştiren müze, II. Dünya Savaşı'nın başlamasının ardından eserlerin korunması amacıyla Anadolu'ya nakledildi. 1946'da tekrar İstanbul'a getirilmesine karar verilen müze, Dolmabahçe Camii'ne taşınırken, müze müdürü Haluk Şehsuvaroğlu idaresinde 1948'de ziyarete açıldı.
Beşiktaş'taki bugün bulunduğu yere 1961'de taşınan Deniz Müzesi'nin 20 binin üzerinde objeden oluşan koleksiyonları arasında Türkiye Cumhuriyeti'nin Kurucusu Mustafa Kemal Atatürk'ün ölüm raporu, eşyaları, tarihi kayıklar, resimler, gemi modelleri, silahlar, haritalar, armalar ve tuğralar, seyir aletleri, fenerler, üniformalar, nişan ve madalyalar, sikkeler, damga ve mühürler, fotoğraflar, bayrak ve sancaklar, mezar taşları, kitabeler, taş baskı kalıpları, berat, ferman ve yazma eserler, gemi baş figürleri, mobilyalar, saatler, amforalar ve dalgıç takımları, gemi aksamları, plaketler ve çanlar yer alıyor.
Yürütülen araştırmalar sonucunda 17. yüzyıla tarihlenen, dünyanın en eski ve orijinal kadırgası, Osmanlı sultanlarının boğaz gezilerinde kullandığı ve çoğunluğu 19. yüzyıla ait el sanatlarının en güzel örnekleriyle bezeli 14 saltanat kayığı, Mustafa Kemal Atatürk'ün Ankara Gazi Çiftliği ve Florya Köşkü’nde kullandığı üç kayık ile daha pek çok tarihi kayık bu koleksiyonda yer alıyor.
Barbaros Hayrettin Paşa'nın Kaptan-ı Derya olduğu dönemde kullandığı sancağın yanı sıra ölümünden hemen sonra yapılmış orijinal portresi de müzede bulunuyor.
Öğretmen Albay Gökhan Atmaca, Deniz Müzesi'nin 20. yüzyılın başında Kasımpaşa tersane bölgesinde, 1948'den 1960'a kadar Dolmabahçe Camisi'nde, 1960'tan bu yana Beşiktaş'ta bugün bulunduğu alanda yer aldığını anlattı. Atmaca, müzedeki eserlere ilişkin şu bilgileri verdi:
"Tekstil eserlerden taş eserlere, ahşap eserlerden metal eserlere kadar farklı koleksiyon türlerimiz var. Koleksiyonlar içinde müze malzemesi veya asar-ı atika dediğimiz türden şu anda 15 bin 646 eser mevcut. Bunun yaklaşık yüzde 20'si sergileniyor. En fazla ilgiyi tarihi kayıkların sergilendiği alan çekiyor. Tarihi kadırga başlı başına özel ilgi çeken bir eser. Orhaniye baş arması gibi ahşap eserler de özel ilgi çekiyor."
Atmaca, ana koleksiyonu oluşturan Atatürk Odası, Cumhuriyet Dönemi Salonu, Osmanlı Dönemi Salonu, Şehitler ve Gaziler Salonu, Yavuz Odası'nın yanı sıra iş insanı Jeff Hakko'nun müzeye bağışladığı dalgıç malzemeleri sergisinin ziyarete açık olduğunu belirtti.
Türkiye Cumhuriyeti'nin Kurucusu Mustafa Kemal Atatürk'ün kullandığı sandallar ile Savarona ve Ertuğrul yatlarında kullandığı özel eşyaların da sergilendiğini dile getiren Atmaca, "Bizim için en anlamlı objesi, orijinal ölüm raporunun bizde bulunması." dedi.
Atmaca, ulusal mimari proje yarışması sonucunda belirlenen müze binasının temelinin 2008'de atıldığını ve 2013'te müzenin hizmete açıldığını kaydederek, "Binanın burada bulunmasının en anlamlı nedeni Barbaros Hayrettin Paşa Türbesi'nin manevi huzurunda olması. Türbe, 1979 yılından bu yana Deniz Kuvvetleri Komutanlığının sorumluluğunda bulunuyor. Bu sorumluluk kapsamında da 1,5 yıldır haftada 6 gün türbe halkın ziyaretine açık." diye konuştu.
Müze ziyaretçilerinin genellikle gençlerden ve çocuklardan oluştuğunu belirten Atmaca, "Müzemiz, tematik bir müze olduğu için özellikle kültür turizmine meraklı yabancı turistlerin ve yürüyerek İstanbul'u gezmek isteyen yerli ve yabancı turistlerin ilgi odağı. Pandemi öncesi 235 bin gibi bir sayıyla İstanbul'da ilk 5'e girerek yılı kapattık. Rusya, İngiltere ve İtalya'da deniz, denizcilik ve donanma müzeleri var. Şunu rahatlıkla söyleyebiliriz ki müzemiz, 13. yüzyıldan 20. yüzyılın sonuna kadar her tip donanma veya denizcilikle ilgili objeyi barındırıyor. Bu açıdan dünyadaki çeşitlilik anlamında en zengin müze diyebiliriz." dedi.
Atmaca, çekirdek koleksiyonun yanı sıra Binbaşı Süleyman Nutki ile başlayan, Türkiye'nin ilk bahriye ressamlarından Ali Sami Boyar ve Haluk Şehsuvaroğlu ile devam koleksiyon bütünleme süreci olduğunu ifade ederek, şunları söyledi:
"Bütünleme sürecinin devamında yönerge ve genelge gereği donanmada emekliye ayrılmış diyebileceğimiz gemilerden gelen aksamlar alındığı gibi müzayedelerden satın aldığımız objeler de oluyor, bağışlar da oluyor. Son dönemde koleksiyona katılan en önemli eser, Barbaros Hayrettin Paşa'nın ölümünden hemen sonra yapılmış orijinal portresi. Bu, hem o dönem çok ses getirmiş bir obje hem de Barbaros Hayrettin Paşa'nın ölümünden hemen sonra onun fiziki görünümüne en yakın çizilmiş tablo olması açısından önemli."