В выставочном зале (павильон голограмм) работает выставка «Херсонесский музей в годы Великой Отечественной войны».
На экспозиции представлены архивные материалы и вещи, которые до сих пор сотрудники музея обнаруживают на городище во время раскопок и хозяйственных работ.
Архивные документы и фотографии рассказывают о малоизвестных страницах истории Херсонесского музея в годы Великой Отечественной войны. Это история эвакуации музейной коллекции в 1941 году, сохранения памятников, которые остались на территории заповедника и городища в период оккупации Севастополя, история возвращения коллекции после освобождения города в 1944 году и восстановление музея.
С осени 1941 года на территории городища были размещены прожекторные установки и зенитные орудия 61-го зенитно-артиллерийского полка Черноморского флота. Тогда же в зданиях музея был оборудован госпиталь. В витринах можно увидеть личные вещи моряков-черноморцев, такие как фрагменты фарфоровых тарелок и кружек с клеймами РККФ и РККВМФ, пуговицу с изображением якоря. Здесь же представлены фрагменты фарфоровых тарелок, кружка с клеймом РККА, пуговица от гимнастёрки и детали к винтовке Мосина. О существовании госпиталя свидетельствуют многочисленные стеклянные аптекарские флаконы и крышки, а также мензурки.
В начале июля 1942 года музей оказался на линии фронта. По позициям наших войск, укрепившихся здесь, вёлся обстрел из минометов, пушек и стрелкового оружия. Этот эпизод оставил многочисленные свидетельства, как в земле, так и на фасадах зданий музея. До сих пор существует риск обнаружить взрывоопасные предметы.
Во время оккупации на территории музея стояли немецкие сапёрные части и подразделения кригсмарине. В витрине, посвящённой этому эпизоду, представлены элементы амуниции и личные вещи, принадлежавшие завоевателям, здесь же находятся детали автотранспорта. Случайно сохранился деревянный ящик, в котором когда-то были фруктовые леденцы.
Справедливым финалом стал разгром немецко-фашистских войск в Севастополе, включая территорию музея. Здесь ещё долго лежали размётанные каркасы автотранспорта и артиллерийских орудий. Кто-то из ветеранов, вернувшихся на родную землю, обронил медаль «За победу над Германией», которую нашли археологи. Ныне она стала завершающим аккордом представленной выставки.