博物馆由海沧大桥建设展示馆、中国桥梁百年回顾展示馆和海沧大桥监控中心三大部分组成。它们分三层展出：

一层是海沧大桥建设展示馆，从大桥设计、施工、科研、投融资、监理、景观等多角度完整地展示了大桥的建设过程。

二层是中国桥梁百年回顾展，以历史为经纬，以桥梁科技为线索，系统地回顾了我国古代与当代桥梁建设的辉煌成就，介绍桥梁科技知识和世界各国不同历史时期具有代表性的著名桥梁，以及规划中的21世纪的宏伟桥梁工程。

在我国古代桥梁中有保存完好的赵州桥、宋代的泉州洛阳桥，还有1937年建的钱塘江大桥，美国旧金山金门大桥等；在当代桥梁中有武汉长江大桥、南京长江大桥、汕头海湾大桥、西陵峡长江大桥等，其中汕头海湾大桥为预应力混凝土悬索桥。