Внутреннее пространство второго этажа занимает квадратное в плане помещение. Вероятно, прежде здесь находился тронный зал или помещение для приёмов. До настоящего времени интерьер дошёл до нас с сильными изменениями. Известно, что первоначально зал был полностью расписан, однако от этой росписи, возможно, сохранились лишь небольшие фрагменты в изображении «Спаса Нерукотворного» на южной стене. Повторная роспись была выполнена после ремонта Палат в начале XIX века, а в ходе реставрационных работ конца XIX века на стенах иконописцем В.В. Лопаковым был сделан орнамент. Тогда же была заказана на фабрике Аксенова в Рыбинске изразцовая печь.
После реставрации в 1892 году в этом помещении расположилась первая экспозиция Угличского музея древностей. Для нее в ярославской мастерской Серебрякова были изготовлены деревянные резные витрины, которые и по сей день выполняют свои функции. В настоящее время здесь представлена экспозиция, посвящённая истории Углича X - начала XVII веков.
Согласно местным летописным источникам, основан Углич был более тысячи лет назад посланником киевского князя Яном Плесковичем (Плесковитичем), который прибыл для сбора дани с местных племён и для переписи местного населения. Предположительно, он и основал укреплённую крепость на правом берегу реки Волги.
В те далёкие времена местную территорию засели финно-угорские племена Меря и Новгородские славяне и Кривичи. Это подтверждают археологические находки, найденные на территории Угличского кремля и его окрестностей. Население занималось охотой, рыболовством, земледелием и вело торговлю. В первых витринах можно увидеть наконечники стрел, изготовленные из металла и камня, каменные грузила для рыболовных сетей, фрагменты косы-горбуши, рабочий топор, фрагмент чашечки весовой, рыболовный крюк. Бытовые предметы – фрагменты бытовых ножей, костяные и металлические проколки для изготовления одежды из шкур и кожи, медные браслеты, височные кольца и сапожные подковы.
Немаловажную роль играло военное сословие. В экспозиции представлены фибулы – застёжки военных плащей, наконечники ножен мечей, декорированные «звериными» скандинавскими стилями Еллинг и Борре. Топор боевой и фрагменты скрама-ножей.
Начало X века – период еще языческий, на территории Угличского кремля находилось языческое капище или калеметь, представлявшее собой мощёную площадку с тремя очагами и ямой по центру, в которой был установлен идол.
В начале XIII столетия Углич стал центром своего собственного удельного княжества, угличский престол занял сын ростовского князя Константина Мудрого Владимир Константинович. Как примерно выглядел Угличский кремль в то время, рассказывает макет. Представлял кремль собой треугольную мысовую крепость, имел территорию по размерам в два раза меньшую относительно современной. Примерно 1, 5 гектара.
В начале XIII столетия случился вихрь монголо-татарского завоевания Северо-Восточной Руси. В марте 1238 года угличский князь Владимир Константинович с дружиной отправился на реку Сить, где князья понесли сокрушительное поражение, результатом явилось становление Ига. На картине угличского художника П.Д. Бучкина изображена эта битва.
В XV столетии Углич оказался втянутым в междоусобную борьбу, был местом ссылки Василия II Тёмного. На это же столетие приходится расцвет города при сыне Тёмного, угличском князе Андрее Большом. При нём строится каменный дворцовый комплекс, каменный Спасо-Преображенский собор и появляется место княжеского богомолья на левом берегу Волги – Покровский или Паисиев монастырь. Территория Угличского кремля была расширена в два раза.
В экспозиции представлены фрагменты внешнего убранства дворца и собора, фрагменты напольных покрытий и икона Паисия на фоне обители. При Андрее Большом в Угличе появляются мастера высокого уровня. Нагрудные, резные иконки, украшенные драгоценными камнями, позволяют представить высокий уровень городской культуры второй половины XV века.
Под изображением «Спаса Нерукотворного» на южной стене расположена прямоугольная ниша. Это дало предположение о нахождении престольного места, по традиции в такие ниши вкладывали патрональную икону. Современный престол – художественная реконструкция. Венчает его овальное навершие в виде двух всадников, скачущих на встречу друг другу – печати устроителя Палаты Андрея Большого.
Вторая часть экспозиции рассказывает о Смутном времени, канонизации царевича Димитрия и разорении Углича в начале XVII века. Представлены предметы, такие как житийная икона царевича Димитрия, платок с изображением Лжедмитрия I, работы местных художников, изображающие разорение города, а так же вооружение. Уникальными предметами являются пушки-пищали, предположительно XVI века, которые когда-то располагались на стенах и башнях угличской крепости.
Завершает экспозицию макет Угличского кремля XVII века, по которому можно представить, как Углич выглядел до и после разорения, когда был восставновлен уже при первых Романовых.