Từ thế kỷ 15, tuy không còn là hành cung của vương triều cầm quyền, một trong hai trung tâm đầu não chính trị của đất nước nhưng vùng đất Thiên Trường/ Sơn Nam/ Sơn Nam Hạ với lợi thế về sông biển, đất đai, con người vẫn giữ vai trò quan trọng đối với các nhà nước phong kiến từ Lê sơ đến Lê - Trịnh. Thế kỷ 16 - 17, đất nước xảy ra những cuộc nội chiến liên miên của những tập đoàn phong kiến lớn (nhà Trịnh, nhà Mạc ở miền Bắc; nhà Trịnh và chúa Nguyễn ở phía Nam). Hệ tư tưởng Nho giáo ban đầu được triều Lê sơ đề cao, sử dụng để xây dựng và quản lý đất nước lâm vào khủng hoảng, triều đình suy yếu. Cùng với Phật giáo, Đạo giáo đã có sự phát triển lâu đời thì các tín ngưỡng dân gian khác như: tín ngưỡng thờ Thành hoàng, tín ngưỡng thờ Đức thánh Trần, tín ngưỡng thờ Mẫu Tam phủ, Tứ phủ ra đời giữ vai trò quan trọng trong đời sống tinh thần của người Việt (Nam Định là trung tâm của cả tín ngưỡng thờ thánh Cha và thánh Mẹ). Trong thời kỳ này, tại vùng đất Nam Định, nhiều đền, chùa, đình, phủ được trùng tu hoặc xây dựng mới như đền Trần, chùa Phổ Minh (TP.Nam Định), chùa Keo ( Xuân Trường), chùa Cự Trữ, chùa Cổ Chất (Trực Ninh), đình Xám (Nam Trực), đình Hưng Lộc (Nghĩa Hưng), đình Cao Đài (Mỹ Lộc), phủ Dầy (Vụ Bản)…
Phần trưng bày giới thiệu các bộ sưu tập hiện vật là những đồ dùng sinh hoạt, đồ thờ hay các mảng chạm trang trí kiến trúc được tạo tác bằng các chất liệu gốm, đồng, gỗ... Tiêu biểu là bộ sưu tập chân đèn gốm Bát Tràng thời Mạc; Sưu tập tượng nghê thế kỷ 17 - 18; Bên cạnh đó bảo tàng còn giới thiệu một số hình ảnh, hiện vật về ngôi mộ hợp chất thế kỷ 18, khai quật tại thôn Vân Cát, xã Kim Thái, huyện Vụ Bản năm 1968.
Phòng trưng bày thời Lê - Mạc - Hậu Lê