Đầu thế kỷ 19, triều Nguyễn thành lập, Sơn Nam Hạ vẫn là một trong những trọng trấn của cả nước. Năm 1822, trấn Sơn Nam Hạ đổi thành trấn Nam Định, năm 1831 thành tỉnh Nam Định, là một trong các điạ phương được triều đình nhà Nguyễn cho xây thành và dựng Cột cờ.  Sách Đại Nam nhất thống chí cho biết: “Thành tỉnh Nam Định …ở địa phận hai xã Tức Mặc và Năng Tĩnh huyện Mỹ Lộc. Năm Gia Long thứ 3 (1804) đắp bằng đất, năm Minh Mệnh thứ 14 (1833) xây bằng gạch”. Trong khu vực nội và ngoại thành có các công trình kiến trúc tiêu biểu như Cột Cờ, điện Kính Thiên, Trường Thi, Dinh Tổng đốc, Dinh Đề đốc, Dinh Án sát,  Kho lương… Sự xuất hiện hàng loạt các công trình dinh thự, công sở của nhà nước và sự mở rộng khu vực sinh sống, buôn bán của người dân đã làm thay đổi diện mạo và quy mô của tỉnh lỵ Nam Định, trở thành một trong những đô thị trọng điểm ở miền Bắc Việt Nam - đô thị Thành Nam.
Nam Định bị thực dân Pháp đánh chiếm hai lần vào năm 1873 và năm 1883. Tuy vấp phải sự chống trả quyết liệt của quân dân Nam Định nhưng đến cuối thế kỷ 19, thực dân Pháp về căn bản đã hoàn thành công cuộc bình định và bắt đầu thực hiện các chính sách cai trị, khai thác thuộc địa của chúng. Thực dân Pháp cho bạt thành lấp hào, quy hoạch lại thành phố. Tận dụng nguồn nguyên liệu và nhân công rất dồi dào của nhiều làng nghề dệt thủ công truyền thống, thực dân Pháp đã đầu tư  xây dựng tại Nam Định một trung tâm công nghiệp dệt lớn nhất cả nước. Đến năm 1941, Nam Định có Nhà máy Liên hiệp Dệt lớn nhất Đông Dương.
Phần trưng bày tập trung vào 2 chủ đề: Thành Nam xưa (thời Nguyễn) với thành cổ, phố cổ, trường thi Hương; Đô thị Dệt Nam Định (thời Pháp thuộc). Ngoài ra, bảo tàng còn giới thiệu một số sưu tập đồ thờ bằng các chất liệu gỗ, gốm, đồng.

Phòng trưng bày thời Nguyễn - Pháp thuộc