Tallinna Linnamuuseum koosneb seitsmest selgelt eristuva looga filiaalist, mis teevad omavahel tihedat ja loovat koostööd, et pakkuda elamust erinevatele külastajarühmadele. 2019. aastast on muuseumi koosseisus Tallinna linnaelumuuseum keskaegses kaupmehemajas, Fotomuuseum kunagises raevanglas ning Jaani seegi galeriis, Kiek in de Köki kindlustustemuuseum, Lastemuuseum Miiamilla, Tallinna vene muuseum, Peeter I maja ja Kalamaja muuseum.