Les bâtiments conventuels (XIIe - XVIIIe siècles) abritent un musée doté d'une statuaire religieuse, parmi la plus belle de Normandie. Parmi les statues remarquables, se distinguent plusieurs Vierges à l’enfant, des Christs ou saints illustrant la richesse et la diversité de la production statuaire du XIVe au XIXe siècle.

Des éléments lapidaires provenant d’édifices religieux de la région ou de l’Abbaye même sont également visibles. Notamment quatre dalles funéraires découvertes en 1856 à l’occasion des travaux de terrassements engagés pour établir les fondations de l’abside d’une nouvelle église Saint-Nicolas de l’Eure, au Havre. Déposées au Musée municipal, elles sont installées un siècle plus tard par Reynold Arnould dans la grande salle basse de l’Abbaye de Graville.

Le musée accueille depuis 1949, une étonnante collection de plus de 150 maquettes de maisons, de la fin du XIXe siècle et du commencement du XXe siècle.

L'auteur, Jules GOSSELIN, est né en 1863 à Gonneville-la-Mallet, dans la région du Havre. Ces maquettes sont toutes réalisées avec des matériaux simples : plâtres, bois, osier, tissus, cuir, peinture. Toutefois, à partir de ces matériaux, Gosselin a toujours cherché la reproduction fidèle, transformant, mêlant les matériaux. Outre la maison, l’auteur a cherché, lorsque c’était possible, à présenter le site dans lequel elle s’élevait: piton rocheux, lac, forêt.

Si la technique n’évolue guère au fil des années, le souci du détail, du réalisme, s’affirme. «L’histoire rétrospective de l’habitation humaine» telle que l’a voulue et réalisée Jules Gosselin est avant tout le témoin unique en son genre de maisons en partie aujourd’hui disparues ; que ces maisons aient existé dans la réalité ou qu’elles aient été des réalisations éphémères de l’exposition universelle d’architecture de 1889. 

Durant la guerre de 1870, les prussiens menacent d'envahir la ville du Havre. L’association des mères chrétiennes fait le vœu d’ériger une statue à la vierge en remerciement si la ville est épargnée. Réalisée en 1875, haute de six mètres, sa couleur noire vient d’une oxydation du métal. Faute de moyens suffisants, elle n’avait pu être recouverte d’une couche d’argent. Trop endommagée lors des bombardements de 1944, une nouvelle statue, identique à la précédente fut coulée et érigée à la même place dans les jardins en 1985. La tête de l’œuvre originale est conservée au sein du musée.