博物馆内展出以半个多世纪以来考古发掘出土的昙石山文化遗物为陈列品，充分运用雕塑、仿真场景、多媒体、图片、文字资料和声光电等多种方式，多方位、生动地再现了五千年前昙石山人生产、生活的场景，还揭示了昙石山人的社会意识，昙石山文化的源流及与海峡对岸新石器时代文化的紧密联系。
新馆陈列分三部分，包括两个展厅和考古遗址厅。
第一展厅是场景厅，用雕塑、壁画结合高科技复原了昙石山人当时的生产生活场景，包括捕鱼、制陶、狩猎、葬礼等几组雕塑。
第二展厅主要以出土文物和图片的形式展示昙石山人的生产、生活、社会意识的情况和昙石山文化的源流，及昙石山文化与周邻地区新石器时代诸文化、尤其是与海峡对岸的台湾岛新石器时代文化之间的关系。 考古遗址厅是第八次考古发掘的一个工作面，包括大量的墓葬、壕沟和陶窑遗迹。
三个陈列，共展出藏品200余件。 均使用了一些先进的展示手段，如电脑触摸屏、电影等，基本上做到了有效地利用有限的空间传输最多的知识。