Η δομή της είναι θεματική, με αντικείμενα που με τη φυσική τους παρουσία ιστορούν τη λαμπρή διαδρομή του τρικαλινού αθλητισμού από το 1896 έως και σήμερα.
Η πρώτη συλλογή του Μουσείου, σύμφωνα με στοιχεία του Δήμου Τρικκαίων, αποτέλεσε πόνημα της πολύχρονης συλλεκτικής προσπάθειας του αείμνηστου Βασίλειου Πελίγκου, Καθηγητή Φυσικής Αγωγής.
Πρωτογενή αρχεία
Στη συνέχεια εντάχθηκαν πρωτογενή αρχεία, όπως του ιστορικού Γυμναστικού Συλλόγου Τρικάλων και του Καθηγητή Ιατρικής Σπυρίδωνα Μπονώτη, προσωπικά αντικείμενα επιφανών παλιών και νέων αθλητών, όπως του Αβράμη Δημήτρη, του Βάσκου Στέλιου, του Γεωργαλή Δημήτρη, του Γιώρα Βάϊου, του Ιακωβάκη Περικλή, του Κοντονάσιου Ιωάννη, του Κουτσιούμπα Γεώργιου και Ξενοφών, του Λυγάτσικα Γεώργιου, της Μιχολίτση Παρασκευής, του Παταβούκα Κώστα, της Πράππα Ιωάννας, του Ρεντζιά Ευθύμιου, του Σαμολαδά Γ., του Σιδέρη Βασιλείου, του Σούλα Δημήτρη, του Σούλιου Νίκου, του Στέφου Αλέξανδρου, του Τσιάνου Γεώργιου – Ιωάννη, του Τσιαντούλα Ιωάννη κ.α., συλλόγων της πόλης, όπως της ΑΕΤ «Κρόνος», του ΑΚΟΤ, του Α.Μ. «Ίκαροι», τoυ Α.Ο. «Ερμής», του Α.Ο.Τρίκαλα, του ΑΣΕΤ, του Α.Σ. Τρικάλων , της Α.Σ. «Τρίκκη», του ΓΑΣ «Ζεύς», του ΓΑΣ «ΦΙΚΟΣ», της ΜΟΛΕΤ, του ΠΑΣ «Τρίκκη», του Σύλλογος «Αθλητισμός για Όλους», του Σ.Ε.Α.Γ. Τρικάλων, του Σ.Ο.Χ.Τ., του Σ.Π.ΟΡ.Τ, του Σύνδεσμου παλαίμαχων ποδοσφαιριστών κ.α.,.
Στο ισόγειο παρουσιάζονται οι ενότητες: «Πρωτεργάτες του αθλητισμού των Τρικάλων», «Παλιοί και νέοι τρικαλινοί αθλητές», όπως ο Χρήστος Παπανικολάου, η Σοφία Σακοράφα, οι αείμνηστοι Γιώργος Τσιάντας και Βαγγέλης Σκούρας κ.α., «Ορειβασία – Χιονοδρομία».
Στον α΄όροφο παρουσιάζονται οι ενότητες: «Ολυμπιακοί και Παραολυμπιακοί Αγώνες», «Παγκόσμιος αθλητισμός - Έλληνες και Ξένοι πρωταθλητές», «Αίθουσα Τροπαίων του Γυμναστικού Συλλόγου Τρικάλων», «Αίθουσα Πελίγκου», «Αίθουσα Μπονώτη», «Αίθουσα Τμήματος Επιστήμης Φυσικής Αγωγής & Αθλητισμού» . Πρόκειται, όπως δηλώνει ο Δήμαρχος Τρικκαίων κ. Δημήτρης Παπαστεργίου για μια σημαντική συλλογή, η οποία δεν έχει μόνο τοπικό ενδιαφέρον, αλλά και πανελλήνιο.
