上海中国航海博物馆内藏2万多件文物，全面反映了中国航海历史、航海文化、航海技术，其中包括一艘以古代造船工艺复制的巨型明代福船、船模300余艘以及战国时期的水陆攻战船、纹青铜器壶等珍贵文物和重要史料。
1、八分仪
八分仪(英文名：Octant)为英国早期产品，其生产日期分别为1772年、1830年。八分仪于1731年问世;1757年以八分仪为模子，发明了六分仪，并逐渐被其所替代，国内现存八分仪较少。
2、天文钟
天文钟是一种特别设计的、能用多种形式来表达天体时空运行的仪器，它是把动力机械和许多传动机械组合在一个整体里，利用几组齿轮系把机轮的运动变慢，使它经常保持一个恒定的速度，和天体运动一致。天文钟既能表示天象，又能计时，与人类航海有着密切联系。其中一款天文钟为英国汤姆森品牌，产于20世纪初的英国圣奥尔本斯，该天文钟设计精巧，保存完好，尤其别致的72分钟计时设计。
3、船模
中海博全馆共有约420艘船舶，除了专设的船模专区，更分散在全馆各展馆，涵盖古今中外各类典型或著名民用船舶、军舰等。所有展示模型原形船只均在中国航海史和造船史上占有重要地位，少数为世界著名船舶。船模均从国内外著名船模制作专家或工作室按照中海博要求定制，堪称件件都是独一无二的艺术珍品。船模按照一定比例缩小的船的形态，从微型比例如1/6000到可以载人大比例都可见。中海博船模集艺术与功能为一体，是博物馆不可缺少的元素。
4、金湖木舵
金湖木舵，2005年发现于长江口牛皮礁水域。舵上保留有首次发现的勒肚孔;此外，舵上还带有完美的吊舵孔(通过操作穿孔而过的绳索以升降舵)，这是至今考古发现的古舵中最为完整的吊舵孔。此木舵是迄今发现的完整性最好的不平衡木质海船舵，带有独特的舵结构连接形式和完整厚实的舵叶。
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