陜西自然博物館有地質萬象展廳、生命之光展廳、古生物長廊展廳、昆蟲王國展廳、神奇秦嶺展廳、珍惜世界動物展廳等展廳，詳情見正文。

1、地質萬象展廳

簡介：地質萬象展廳以展板和影像資料的形式介紹了宇宙的形成與地球的誕生、板塊漂移與地質運動。通過沙盤、礦產標本、油氣采掘微縮模型等詳細展示了陜西地理和生態環境、各類礦產資源及其應用、石油和天然氣的采集運輸等內容。

2、生命之光展廳

簡介：生命之光展廳以展示人體知識與生命科學為主。通過高仿真硅膠人體模型、五臟六腑手術臺、機器人醫生等展項，以及前沿生物技術影像資料，介紹人體結構和保健知識，啟發孩子們探索生命科學的奧秘。

3、古生物長廊展廳

簡介：古生物長廊展廳通過億萬年前的化石標本、骨架模型以及生動形象的半景壁畫，引領人們追溯生命的起源，體驗地球上第一個單細胞生命誕生到人類出現的奇妙歷程。

4、昆蟲王國展廳

簡介：昆蟲王國展廳陳列著來自世界各地的珍稀昆蟲標本，美麗的蝶蛾、奇特的甲蟲、還有好玩的互動游戲，寓教于樂，介紹了有關昆蟲的科學知識和奇聞趣事。

5、神奇秦嶺展廳

簡介：神奇秦嶺展廳真實再現了秦嶺，“六寶”大熊貓、朱鹮、金絲猴、羚牛、林麝、金錢豹以及伴生動物野外生活的場景。還陳列有華南虎、黑熊、胡兀鷲等大量珍稀動物標本以及獨葉草、紅豆杉、銀杏等珍貴植物標本。并結合沙盤模型與視屏設備介紹了陜西各自然保護區的成就與現狀。

6、珍惜世界動物展廳

簡介：珍惜世界動物展廳主要陳列展示國際慈善家肯尼·尤金·貝林先生捐贈的136件世界珍稀野生動物標本。通過主題展示區和非洲區、美洲區、極地區、大西洋區、宇宙星球展示區，真實再現野生動物生活場景。

7、煤海之光展廳

簡介：煤海之光展廳是省內唯一集中展示煤炭形成、勘探、采掘、利用、生態保護的展館，由“自然饋贈”、“叩地探寶”、“采煤惠世”、“啟明裕后”、“運用自然”五大部分構成。

8、貝林自然博物館

簡介：貝林自然博物館主要陳列展示國際慈善家肯尼·尤金·貝林先生捐贈的世界珍稀野生動物標本。通過亞歐展區、非洲展區、美洲展區、澳洲展區、極地展區，再現野生動物的生活場景和它們所處的環境。希望大家可以在這里認識世界，開拓視野，提高修養，熱愛自然。

9、亞歐展區

簡介：亞歐展區陳列著聚群而生的鹿類。大鹿聚小群、小鹿聚大群是對他們生活方式的精妙總結。此外還有松鼠、河麂、狍子等都生活在這里。

10、非洲展區

簡介：陳列著各種牛科、跳羚種群，還有荒漠和草原，將動物和它們的生活環境完美的呈現在這里，讓人身臨其境。