自然標本中珍藏有中國特有動物大熊貓、金絲猴和丹頂鶴等標本。藏品中歷史文物占三分之二。最具特色的是新石器時代各類彩陶、漢代木簡木雕、十六國至唐代的佛教造像、寫經等。革命文物有當年紅軍長征遺留下的標語等。該館陳列面積7500多平方米，有5個大型的固定展覽。

    《甘肅歷史文物》展覽，展出了甘肅境內出土歷史文物1500余件，系統地反映甘肅歷史發展的概況，重點突出甘肅新石器時代的各種文化的彩陶，絲綢之路咽喉要道－河西走廊出土的漢唐文物，十六國至隋唐佛教藝術和寫經等有關中西文化交流的實物。《甘肅自然富源》展覽，展出實物、模型1380件，全面介紹了甘肅行政區劃、人口、民族、交通、氣候、水文、土壤和動物、植物、礦物資源。《嘉峪關魏晉壁畫墓》展覽，展出了墓內保存的60多幅磚畫。《黃河古象》展覽，展出1973年春在合水縣發現的黃河劍齒象化石，長8米，高4米，是目前世界上發現的個體最大、保存最完整的劍齒象遺骸。《紅軍長征過甘肅》革命文物展覽，以長征為軸線，通過照片、文獻、實物，介紹長征在甘肅境內發生的重大政治事件和革命斗爭。

    該館單獨或合作編輯出版的重要書刊有《武威漢簡》、《甘肅彩陶》、《武威漢代醫簡》、《漢簡研究文集》、《炳靈寺石窟》、《紅軍長征過甘肅革命文物》、《淳化閣帖選》、《漢簡書法選》等10多種。