Esta colección de construcción naval abarca todos aquellos modelos de embarcaciones de uso no militar, desde barcos de pesca, marina mercante o recreo, a modelos de carácter votivo. Su cronología abarca desde la Edad Media hasta la actualidad y estás representadas muy diversas, desde la coca mediterránea, el galeón o la carabela a modelos de pesca del siglo XIX de distintos puntos de la península Ibérica. La colección se completa con objetos relacionados con estos ámbitos, como elementos de pesca, tanto tradicional como industrial, o maquetas, entre otros.

La sección más importante de esta colección está formada por modelos de marina mercante, de pesca y deportiva, en su mayoría realizados en el siglo XIX. Representan pequeñas embarcaciones de cabotaje, pesca fluvial y transporte de pasajeros, fundamentalmente de la península Ibérica, pero también en las antiguas colonias. También están presentes reproducciones de modelos de la antigua navegación mediterránea, y de las naves empleadas en el descubrimiento, entre ellas los modelos de las reconstrucciones de las carabelas "Pinta", "Niña" y la nao "Santa María".

El Museo Naval conserva una serie de modelos de carácter votivo, que son fuentes de gran interés en el estudio de la construcción naval. Entre ellos destaca el "Modelo de Galeón Flamenco" realizado en 1593, posiblemente procedente de la colección de Felipe II, o la reproducción del exvoto de un galeón de mediados del siglo XVI procedente del santuario de la Consolación de Utrera.