设有“科学乐园”、“华夏之光”、“探索与发现”、“科技与生活”、“挑战与未来”五大主题展厅、公共空间展示区及球幕影院、巨幕影院、动感影院、4D影院4个特效影院，其中球幕影院兼具穹幕电影放映和天象演示两种功能。此外，该馆设有多间实验室、教室、科普报告厅及多功能厅。

主展厅加上特效影视和其他展教活动场地，面积可达到约6万平方米。拥有常设展项800多个，其中大部分展项可让观众动手操作或亲身体验，生动形象、妙趣横生，并有丰富的科技内涵。这些展项许多配有液晶播放互动设备，观众在参与互动科技项目时，可看到丰富生动的影像资料，也可从液晶屏上看到互动效果，达到寓教于乐的目的。各个展厅特色鲜明，每个展厅大都是国内外最新研制的科技展项。