Le palais des Beaux-Arts de Lille est considéré comme le second musée des Beaux-Arts de France en nombre d'œuvres exposées, après le palais du Louvre. Il contient une collection de peintures qui présente de nombreuses œuvres d'artistes majeurs, notamment Brueghel, Rubens, Antoine van Dyck, Francisco de Goya, Jacob Jordaens, Jean Siméon Chardin, Jacques Louis David, Eugène Delacroix, Gustave Courbet, Édouard Manet, Pablo Picasso. Il contient également un cabinet de dessins, une galerie de sculptures, une collection de céramiques et une quinzaine de plans en relief de villes fortifiées du nord de la France et de Belgique.
Le musée de l'hospice Comtesse est consacré à la vie dans les Flandres du Moyen Âge à la Révolution. Il présente une collection de peintures et de nombreux objets d'époque. Le musée en lui-même est un bâtiment dont les origines remontent à 1237.
Installé dans un ancien couvent, le musée des canonniers retrace l'histoire militaire de la ville et en particulier celle de ses nombreux sièges. Le musée présente des objets militaires mais aussi des témoignages de la vie quotidienne des Canonniers Sédentaires de la ville.
Fondé en 1816, le musée d'histoire naturelle et de géologie présente 4 grandes collections : zoologique, géologique, industrielle et ethnographique. Il présente également en moyenne deux expositions temporaires par an.
Le Musée de l'Institut Pasteur retrace la vie et l'œuvre de Louis Pasteur, d'Albert Calmette et de Camille Guérin. Le bâtiment est un ancien dispensaire créé en 1901 par Albert Calmette.
La musée comporte deux parties séparées par une cour-jardin : le logis familial et la "Fabrique d'histoire". La première permet au visiteur de se situer à l'époque de la naissance de Charles de Gaulle ; la seconde, installée dans l'ancienne fabrique de tulle de son grand-père maternel, est aménagée en centre culturel.
- Le Centre d'art sacré contemporain
Situé dans la crypte moderne de la cathédrale Notre-Dame-de-la-Treille, le Centre d'art sacré contemporain présente des œuvres de la collection Delaine sur le thème de la Passion.
- L'Écomusée des Écoles Publiques de Lille
Situé dans l'ancienne école Récamier, au 4 de la rue Frédéric Mottez, il reconstitue une salle de classe des années 1930. Dans une pièce adjacente, la bibliothèque du musée contient une collection d'ouvrages d'école.
