Muzeum mieści się w zabytkowych wnętrzach Wielkiej Synagogi z 1642 r. i Domu Talmudycznego czyli Bejt Midraszu z końca XVIII w. Główne kolekcje Muzeum w Tykocinie, obrazujące historię i kulturę miasta i jego okolicy, powstawały w latach 70, 80 i 90 XX w. Wśród nich wyróżniają się zbiory zabytków aptekarstwa (wyposażenie dawnych prowincjonalnych aptek i archiwalia aptekarskie), zbiory wyposażenia domów od końca XIX w. do II wojny światowej, kolekcja archiwów rodzinnych, dokumentująca dzieje kilku tykocińskich rodzin od końca XVIII do połowy XX wieku (Bohdanowiczów, Kąckich, Hermanowskich) oraz kolekcja judaistyczna. Zbiory Muzeum w Tykocinie liczą dziś ponad 3200 eksponatów. Siedzibą Muzeum są budynki pozostałe po miejscowej gminie żydowskiej: zachowana Wielka Synagoga i Wielki Bejt Midrasz odbudowany od podstaw po zniszczeniach wojennych.
Obecne wnętrze synagogi z 1642r., przebudowanej po pożarze w 1736r. i odrestaurowanej w latach 70. XXw. po zniszczeniach II wojny światowej, jest efektem prac specjalistów z Pracowni Konserwacji Zabytków w Warszawie. Odsłonięto najstarszą warstwę malarską, przyjmując zasadę pozostawienia malowideł w takim stanie, w jakim dotrwały do naszych czasów. Dekorację ścian i części bimy stanowią polichromowane tablice z tekstami modlitw w języku hebrajskim i aramejskim w bogato zdobionych bordiurach.
