陕西自然博物馆有地质万象展厅、生命之光展厅、古生物长廊展厅、昆虫王国展厅、神奇秦岭展厅、珍惜世界动物展厅等展厅，详情见正文。

1、地质万象展厅

简介：地质万象展厅以展板和影像资料的形式介绍了宇宙的形成与地球的诞生、板块漂移与地质运动。通过沙盘、矿产标本、油气采掘微缩模型等详细展示了陕西地理和生态环境、各类矿产资源及其应用、石油和天然气的采集运输等内容。

2、生命之光展厅

简介：生命之光展厅以展示人体知识与生命科学为主。通过高仿真硅胶人体模型、五脏六腑手术台、机器人医生等展项，以及前沿生物技术影像资料，介绍人体结构和保健知识，启发孩子们探索生命科学的奥秘。

3、古生物长廊展厅

简介：古生物长廊展厅通过亿万年前的化石标本、骨架模型以及生动形象的半景壁画，引领人们追溯生命的起源，体验地球上第一个单细胞生命诞生到人类出现的奇妙历程。

4、昆虫王国展厅

简介：昆虫王国展厅陈列着来自世界各地的珍稀昆虫标本，美丽的蝶蛾、奇特的甲虫、还有好玩的互动游戏，寓教于乐，介绍了有关昆虫的科学知识和奇闻趣事。

5、神奇秦岭展厅

简介：神奇秦岭展厅真实再现了秦岭，“六宝”大熊猫、朱鹮、金丝猴、羚牛、林麝、金钱豹以及伴生动物野外生活的场景。还陈列有华南虎、黑熊、胡兀鹫等大量珍稀动物标本以及独叶草、红豆杉、银杏等珍贵植物标本。并结合沙盘模型与视屏设备介绍了陕西各自然保护区的成就与现状。

6、珍惜世界动物展厅

简介：珍惜世界动物展厅主要陈列展示国际慈善家肯尼·尤金·贝林先生捐赠的136件世界珍稀野生动物标本。通过主题展示区和非洲区、美洲区、极地区、大西洋区、宇宙星球展示区，真实再现野生动物生活场景。

7、煤海之光展厅

简介：煤海之光展厅是省内唯一集中展示煤炭形成、勘探、采掘、利用、生态保护的展馆，由“自然馈赠”、“叩地探宝”、“采煤惠世”、“启明裕后”、“运用自然”五大部分构成。

8、贝林自然博物馆

简介：贝林自然博物馆主要陈列展示国际慈善家肯尼·尤金·贝林先生捐赠的世界珍稀野生动物标本。通过亚欧展区、非洲展区、美洲展区、澳洲展区、极地展区，再现野生动物的生活场景和它们所处的环境。希望大家可以在这里认识世界，开拓视野，提高修养，热爱自然。

9、亚欧展区

简介：亚欧展区陈列着聚群而生的鹿类。大鹿聚小群、小鹿聚大群是对他们生活方式的精妙总结。此外还有松鼠、河麂、狍子等都生活在这里。

10、非洲展区

简介：陈列着各种牛科、跳羚种群，还有荒漠和草原，将动物和它们的生活环境完美的呈现在这里，让人身临其境。