È una delle più ricche collezioni di armi del mondo. Inaugurata nel 1837 da Carlo Alberto, conserva numerosi tipi di armi bianche e da fuoco e armature. Pregevoli le armi medioevali, numerosi gli esemplari del Cinquecento e del Seicento, molte le armi da fuoco, le armi e i cimeli napoleonici e le armature appartenute ai sovrani sabaudi. Fanno parte del Museo lo Scalone di Benedetto Alfieri (1740), la Rotonda (1842), la Galleria Beaumont (1733) e il Medagliere (1839).
