Δυο αρχαιολογικά μουσεία στεγάζει η Ανατολική Σάμος. Το Αρχαιολογικό Μουσείο Σάμου βρίσκεται στην πόλη της Σάμου και φιλοξενεί πολύ σημαντικά εκθέματα για την ιστορία του νησιού. Τα ευρήματα που εκθέτει είναι κατά κύριο λόγο από το Ηραίο όπου βρίσκεται και ο ναός της θεάς Ηρας. Είναι συλλογές γλυπτικής, αγγειοπλαστικής και αντικείμενα από ξύλο, ελεφαντόδοντο και μπρούντζο. Το σημαντικότερο έκθεμα του μουσείου είναι ο Κούρος της Σάμου, ύψους 5,25 μέτρων. Το δεύτερο μουσείο είναι το Αρχαιολογικό Μουσείο Πυθαγορείου που στεγάζεται στο κέντρο της σύγχρονης πόλης του Πυθαγορείου, εκεί όπου βρισκόταν η πόλη της αρχαίας Σάμου. Μέσα από τα 3.000 περίπου εκθέματα που φιλοξενούνται στις συλλογές του παρουσιάζεται ο πολιτισμός της αρχαίας Σάμου και της υπαίθρου της καθώς και η εξέλιξή του από την 4η χιλιετία π.Χ. μέχρι τον 7ο αι. μ.Χ.
Παράλληλα, το Εκκλησιαστικό και Βυζαντινό Μουσείο της Ιεράς Μητροπόλεως της Σάμου συστάθηκε με πρωτοβουλία και πρόνοια του Σεβασμιότατου Μητροπολίτη Σάμου κ.κ. Ευσεβίου. Το Μουσείο στεγάζεται σε ένα σύγχρονο οικοδόμημα στο κέντρο της πόλης της Σάμου. Στον χώρο του εκτίθενται, μετά την απαραίτητη συντήρησή τους, βυζαντινές και μεταβυζαντινές ιερές εικόνες υψηλής αισθητικής και καλλιτεχνικής αξίας, στοιχεία ξυλόγλυπτων τέμπλων, εξαπτέρυγα, ιερά σκεύη, σταυροί αγιασμού και ευλογίας, χειρόγραφα (κάποια από τον 10ο αιώνα), παλαίτυπα βιβλία, σπάνιες παλαιές εκδόσεις και άλλα. Τα εκθέματα προέρχονται από τις μονές και τους ναούς της Σάμου και μας φανερώνουν την εκκλησιαστική ζωή και την τοπική εκκλησιαστική τέχνη, ενώνοντας το παρελθόν με το σήμερα.
Το Μουσείο Πύργου Λογοθέτη Λυκούργου βρίσκεται πάνω στον λόφο του Κάστρου του Πυθαγορείου, στα δυτικά της πόλης. Στεγάζεται στον Πύργο του Λυκούργου Λογοθέτη, ένα από τα μνημεία του Πυθαγορείου που είναι συνδεδεμένο με τη βυζαντινή και νεότερη ιστορία του νησιού. Η μόνιμη έκθεση του μουσείου περιλαμβάνει αρχαιολογικά ευρήματα, χρηστική κεραμική, μικροαντικείμενα, νομίσματα από τις ανασκαφές που έχουν πραγματοποιηθεί στον χώρο γύρω από το Κάστρο και σε άλλες βυζαντινές θέσεις και μνημεία του Πυθαγορείου. Οι έξι θεματικές ενότητες που περιλαμβάνει η έκθεση καλύπτουν την ιστορία του νησιού από την ύστερη αρχαιότητα ως τον 19ο αιώνα και πραγματεύονται, μεταξύ άλλων, την καθημερινή ζωή κατά την πρωτοβυζαντινή περίοδο, την ιστορία του Κάστρου, τη δράση του Λυκούργου Λογοθέτη, τη φρουριακή αρχιτεκτονική στο Αιγαίο και στη Σάμο.
Το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Αιγαίου βρίσκεται στο γραφικό χωριό Μυτιληνιοί και είναι δωρεά του ζεύγους Κωνσταντίνου και Μαρίας Ζημάλη και αποτελείται από το Παλαιοντολογικό Μουσείο και από τον τομέα Φυσικής Ιστορίας. Τα εκθέματά του χωρίζονται σε 5 τομείς. Στον παλαιοντολογικό τα απολιθώματα που φιλοξενούνται στις προθήκες του μουσείου ανήκουν σε ζώα που έζησαν στο νησί και ειδικότερα στην περιοχή του χωριού Μυτιληνιοί πριν από 8-10 εκατομμύρια χρόνια. Στον ζωολογικό τομέα εκτίθεται ένας σημαντικός αριθμός από ζώα και πουλιά της Σάμου, της Ελλάδας, αλλά και από άλλα μέρη του κόσμου. Στη συλλογή αυτή ανήκει και το αιλουροειδές ζώο «καπλάνι», που έγινε γνωστό στο ευρύ κοινό από το αυτοβιογραφικό μυθιστόρημα της Αλκης Ζέης «Το καπλάνι της βιτρίνας». Αλλον τομέα αποτελούν τα εκθέματα από 300 ορυκτά και πετρώματα από τη Σάμο, την υπόλοιπη Ελλάδα, αλλά και από όλον τον κόσμο. Ακολουθούν τα θαλάσσια εκθέματα, με 150 όστρακα από την Ελλάδα και τον κόσμο, ομοιώματα ψαριών και επίσης χαρακτηριστικά μοντέλα πλοίων του Αιγαίου (τρεχαντήρι, σφουγγαράδικο). Και τέλος στον βοτανολογικό τομέα εκτίθενται 3.000 δείγματα της χλωρίδας της Σάμου.
