Экспозиция «Мир воды Санкт-Петербурга» была открыта в здании водонапорной башни (построена в 1859–1862 годах, архитекторы Э.Г. Шуберский и И.А. Мерц) к 300-летию Санкт-Петербурга – в 2003 году. В 2006 году «Мир воды Санкт-Петербурга» на Международном форуме европейских музеев в Португалии был назван «Европейским музеем 2006 года» и отмечен «за высокие достижения на пути повышения общественной значимости музейной коллекции». Музей является официальным представителем от России в Ассоциации музеев воды Европы. В 2008 году экспозиция была обновлена.

К 150-летию Водоканала, осенью 2008 года, в помещении бывшего резервуара чистой воды (построен в 1887-1889 годах) была открыта новая экспозиция «Вселенная Воды». Она органично соединяет мультимедийные технологии и эффекты, объемно-пространственные объекты и текстовые дополнения. Меняются изображения, звуки, световые настроения – и это делает само пространство экспозиции изменчивым, как изменчива сама вода. По продуманности и использованию новейших технологий эта экспозиция не имеет аналогов не только в России, но и за рубежом.
Специально для «Вселенной Воды» были созданы 32 фильма о воде, которые по очереди непрерывно демонстрируются на больших панелях-экранах. Они рассказывают о музыке воды, об информационной памяти воды, о ее зарождении на Земле, о целебных свойствах воды, о воде в обрядах, о наводнениях в Петербурге…