大庆博物馆《东北第四纪自然环境》展区属自然历史类陈列。主要展示大庆自然生态的演变过程和资源的丰富性。展厅呈不规则的扁U形。展线长达米。其展示内容源远流长、丰富多彩，划分为“走进第四纪”、“探索古大湖”、“解析古环境”、“追寻古动物”四个单元。

“走进第四纪”，综合运用文字说明、图表展示、机械沙盘、景观复原、湖底景观等展示手段，并配以三种形式的多媒体展示，集声光电于一体。

“探索古大湖”，运用平实的语言，由简入难、环环相扣，将大庆湖泊湿地的成因和状况与第四纪地质地貌有机结合，直观、科学地讲述水下生态，远古时期的地质地貌的形成及演变过程。通过分别阐明钻孔岩芯的获取及分析、沉积速率和古地磁测试，从而使人们直观地了解到科学家们关于古大湖的具体范围、演化变迁及形成年代等结论的推断过程。人们还可以在小剧场内，观看环幕电影“探秘古大湖”。同时设置四个沙盘动态演示第四纪松辽古大湖形成、变迁和消亡的过程。“第四纪大事记”是面积达104平方米的复原的第四纪地层墙，同时展出的还有博物馆采集的40米长的第四纪岩芯柱，并运用了滑动电视。当显示屏移动到第四纪发展史上发生重要事件的年份位置时，屏幕上会立即显示详尽的图文介绍，向观众讲述第四纪长达258万年间的大事记。

“解析古环境”，从解析什么是化石，化石的形成过程入手，利用展板、模型、复原景观及大量栩栩如生的动物标本，展现了东北第四纪草原环境、森林环境、湖泊湿地环境的面貌。

“追寻古动物”，伴随着悠远的乐曲声，人们可以欣赏大象、角马、斑马成群迁徙的多媒体画面，它们穿越河流，踏过平原，披着霞光，迎着暮霭。一幅幅在晚更新世灭绝的动物图片展现人们面前，猛犸象、披毛犀、东北野牛、大角鹿等等。还有庞大的猛犸象和大角鹿的复原模型伫立在第一展区的出口处。

第二展区：东北第四纪哺乳动物

大庆博物馆《东北第四纪哺乳动物》展区属自然历史类陈列。陈列形式以分类叙述、进化比对、发现研究、收藏保护为线索，展示了大量珍贵的第四纪哺乳动物化石，揭示了东北第四纪猛犸象—披毛犀动物群繁衍生息的历程。展区分为“神奇的长毛巨兽”、“丰富的动物种群”、“繁盛的草原大军”、“不懈的探索研究”四个单元。大庆博物馆已经成功地收藏了43 个属种，填补了中国该动物群化石系统收藏的空白，具有极高的学术和研究价值以及展示价值。

“神奇的长毛巨兽”，运用图板、化石、模型、图像介绍长鼻类的起源与演化、猛犸象的分类与演化、还有大庆地区猛犸象化石的发现。在猛犸象群中，昂首领先的两具真猛犸象王者之风尽现，原来它们两位就是大庆博物馆的“镇馆之宝”。其中一具于2002年出土于黑龙江省的宾县，站立时高3.35米、长6.5米，同一个体的化石完整率达85%以上，这架罕见珍贵的真猛犸象骨架化石被大庆博物馆征集后，在馆内古生物工作者的认真研究和努力下装架成功，中央电视台新闻联播对此进行了报道。另一具真猛犸象骨架化石于2009年在黑龙江省的青岗发现出土，站立时高4.35米、长7.5米，同一个体的化石完整率达90%以上，是中国发现个体最大、最完整的真猛犸象化石骨架。旁边还放置了可以触摸的化石，以飨观者。

“丰富的动物种群”，展示了猛犸象－披毛犀动物群里啮齿目、食肉目、兔形目、奇蹄目和偶蹄目等众多动物成员。

“繁盛的草原大军”，是第四纪古动物陈列通道，由50具牛群化石骨架组成的气势庞大的“沸腾牛群”，每一头牛的形状和神态都各有不同。旁边展墙上陈列的105个野牛头骨化石组成的牛头墙却是安静祥和、趣味十足，与狂奔的野牛群动静相衬。该展区还有“冰瀑影院”、多媒体互动操作台。

“不懈的探索研究”，介绍了大庆博物馆自2002年与中国科学院等专家成立课题研究组以来，在东北第四纪的探索研究过程中不寻常的发展历程，以及为未来的科研所做出的精心准备。

第三展区：大庆地区古代人类文明

大庆博物馆《大庆地区古代人类文明》展区属社会历史类陈列。该展区是大庆地区古代历史文化的缩影，承托着历史文化的传播以及教育的职能。其设计要点是以时间为序列，采用场景复原（微缩景观）、多媒体、沙盘、雕塑、图版等展示手段，将历史实物和文字说明融会贯通，突出地方色彩和民族风格，使人们能够直观地感受到大庆地区人类历史的时代风范，具有知识性、系统性、顺序性的特点。

该展区时间脉络清晰，通过大庆远古人类、灿烂的青铜文化、辽金元时期民族融合、驿站文化四个专题，让人们通过时间隧道，穿越历史长河，去感受古代先民文化的多元性、独特性和重要性。

该展区内文物藏品的陈列疏密有致，突出大庆地区细石器藏品数量大、品质优的特色。

大庆博物馆的镇馆之宝是两具猛犸象骨骼化石。左侧的猛犸象骨骼化石在2002年出土于黑龙江省宾县，身高3.5米、体长6.5米，同一个体化石含量达90%以上，头骨、肢骨、脚趾骨化石保存十分完好，系幼年雌性个体，生活年代为晚更新世晚期。右侧的猛犸象骨架化石在2009年出土于黑龙江省青冈县，身高4.5米、体长7.5米，同一个体化石含量达90%以上，整体脊椎骨、肢骨、肋骨、脚趾骨化石保存十分完好，系中年雄性个体，生活年代为晚更新世晚期。这两具猛犸象骨骼化石是中国内发现的最完整且个体最大的真猛犸象化石骨架。

第二展区东北第四纪哺乳动物“繁盛的草原大军”这一单元，有由50具牛群化石骨架组成的气势庞大的“沸腾牛群”，旁边展墙上也陈列的105个野牛头骨化石组成的牛头墙。

第三展区大庆地区古代人类文明该展区内文物藏品的陈列疏密有致，对于一些珍贵的藏品，如大庆地区新石器时代遗存的陶器—弦纹大口斜腹罐等文物，采用“少而精”的低密度展品陈列形式，用独立展柜、详尽的文字说明诠释其时代背景、历史价值。对于具有代表性的藏品，如大庆地区的细石器工具，则采用了高密度的陈列形式，分类展出大量的石镞、石核、石叶、刮削器、剔挖器、雕刻器等文物。

2012年7月10日至7月20日，为了迎接第五届中国（大庆）湿地旅游文化节，大庆博物馆作为协办单位，在大庆博物馆临展厅协办了大庆市旅游纪念品大赛暨大庆市第二届民间文学艺术作品和古玩收藏品展销会。

2012年8月22日至8月31日，由大庆发起，大连、大理、大同、大庆四个友好城市联袂打造的“连理同庆，笔墨生辉” 四城市书画展在大庆博物馆临展厅举行。

2012年12月28日，第十三届“大庆之冬”艺术节北京名人名家书画展在大庆博物馆举行，为期一个多月。

2013年5月1日到5月30日，为宣传和弘扬本土书画艺术，丰富广大市民及外地游客在“五一”劳动节期间的文化娱乐生活，由大庆市文化广电新闻出版局、黑龙江省老艺术家协会大庆分会、大庆文化传播艺术家协会联合主办的“百湖之春——张志林教授中国画作品展”在大庆博物馆临举行。

2013年“5.18国际博物馆日”期间，大庆博物馆按照《黑龙江省文化厅关于开展2013年度“5·18国际博物馆日”宣传活动的通知》要求，围绕“博物馆（记忆+创造力）=社会变革”这一主题，开展了一系列宣传展示活动。

大庆博物馆第一展区东北第四纪自然环境探索古大湖，有面积达104平方米的复原的第四纪地层墙，同时展出的还有博物馆采集的40米长的第四纪岩芯柱，并运用了新颖的滑动电视。滑动电视就是可以沿着轨道移动的显示屏。当显示屏移动到第四纪发展史上发生重要事件的年份位置时，屏幕上会立即显示详尽的图文介绍，向人们讲述第四纪长达258万年间的大事记。

2009年7月，大庆博物馆被国家文物局公布为国家二级博物馆。

2012年5月18日，大庆博物馆因“东北第四纪哺乳动物”陈列获得黑龙江博物馆陈列展览精品奖第一名。

2013年5月18日，大庆博物馆因“东北第四纪哺乳动物”陈列获得2011年度全国博物馆十大陈列展览精品奖。

2014年12月，大庆博物馆被评为第六批黑龙江省省级爱国主义教育基地。

2015年，大庆博物馆被评为2015—2019年度全国科普教育基地。

2017年4月，根据大庆市人民政府官网可知，大庆博物馆是国家4A级旅游景区。

2017年5月，大庆博物馆晋级第三批国家一级博物馆。

2018年，大庆博物馆被命名为“黑龙江省社会科学普及基地”。

2018年9月，大庆博物馆获得了由国家标准化管理委员会颁发的国家级服务标准化示范单位牌匾。

2023年12月，被中国侨联确认为第十一批中国华侨国际文化交流基地。

乘坐公交车去大庆博物馆参观的市民，可乘大庆公交35路、50路、805路到大庆歌剧院站下车；也可乘大庆公交225路到市人民医院站下车，再步行10多分钟，前往大庆博物馆。

大庆博物馆每周一闭馆，其它时间正常开馆，每天开馆时间：9:00，闭馆时间：16:30，中午不休息，节假日正常开馆。