La necesidad urgente de investigación y estudio con métodos no destructivos y no invasivos y la preservación del patrimonio cultural llevaron al desarrollo y aplicación de metodologías para la digitalización multinivel de elementos culturales. La fotogrametría y el escaneo tridimensional ofrecen representaciones digitales fotorrealistas y precisas, mientras que los rayos X y la tomografía computarizada revelan propiedades y características de la estructura interna e invisible de los objetos. Sin embargo, la investigación y el acceso a estos conjuntos de datos están, en varios casos, limitados debido a los recursos informáticos aumentados y al conocimiento especializado requerido para su procesamiento y análisis. La evolución de las tecnologías inmersivas y la industria creativa de los videojuegos ofrecen experiencias de usuario únicas. Los motores de juegos son la plataforma ideal para albergar el desarrollo de aplicaciones fáciles de usar que combinan datos heterogéneos al mismo tiempo que integran tecnologías inmersivas y emergentes. Este artículo busca arrojar luz sobre cómo las representaciones digitales heterogéneas de imágenes 3D y tomografía pueden combinarse armónicamente en un espacio virtual y, a través de interacciones simples, proporcionar conocimientos holísticos y una experiencia mejorada a los usuarios finales. Esta investigación se basa en la experiencia previa en relación con el museo virtual del Mecanismo de Anticitera y describe un marco conceptual para el diseño y desarrollo de una herramienta de visualización asequible y fácil de usar para representaciones combinadas de conjuntos de datos heterogéneos en el espacio virtual. Nuestra solución fue validada por 62 usuarios que participaron en pruebas y evaluaciones. Los resultados muestran que la metodología propuesta cumplió con sus objetivos. Aparte del patrimonio cultural, la metodología específica podría ser fácilmente ampliada y adaptada para fines de formación en un amplio campo de aplicación, como la educación, la salud, la ingeniería, la industria y más.