现馆藏文物总计5746件，藏品定级847件套，其中国家一级文物8件，二级文物37件，三级文物1328件。

齐齐哈尔市博物馆的馆藏文物大部分是新石器时代细石器生产工具及细石器文化独有的复合工具，并且类型体系完整，形制精美。文物数量及工艺在全国同类型文物当中处领先地位，是细石器时期渔猎文化的代表，可作为我国细石器渔猎文化研究的标准器。另有部分民族、民俗、抗战文物，是相关时期和学科研究的重要物证。

“《嫩江文明的述说》——齐齐哈尔历史文物陈列展览”，展现了齐齐哈尔这块土地从2万年前有人类生活遗迹开始，直到新中国成立的悠久历史，是一部生动立体的断代史教科书。2007年被黑龙江省文化厅推荐参加“第七届全国博物馆十大陈列展览精品评选”，荣获文化部、国家文物局颁发的“最受观众欢迎奖”，并被国家文物局列为全国重点发展博物馆（东三省仅三家）。2007年参加国家文物局“十大精品陈列”评选荣获“最受观众欢迎奖”。由此，齐齐哈尔市博物馆被国家文物局列为全国重点发展博物馆。

“黑龙江督军署复原陈列”，黑龙江督军署旧址原为清嘉庆十一年建造的副都统私宅（又称大人府），清朝末年，署理黑龙江巡抚程德全在此基础上开始营建，周树模任巡抚后续建而成。督军署是辛亥革命后，中华民国在黑龙江省设立的最高政治统帅机关，民国时期的三十八年间有十二位黑龙江首脑在这里履行公务，它同辽宁的大帅府、吉林的伪皇宫一样是东北三省重要的军事指挥中心。期间最值得一提的是，它曾是打响大规模有组织武装抗日第一枪的马占山将军指挥江桥抗战的总指挥部所在地。直至1954年黑龙江省与松江省合并，黑龙江省省会迁往哈尔滨，黑龙江督军署旧址始终以黑龙江省政治、经济、文化中心的面貌而存在。2017年复原陈列完成，正式对外开放。

东侧：齐齐哈尔市美术馆。

齐齐哈尔市美术馆：收藏、创作、研究、承接各种美术、书法、摄影等艺术作品展览，陶冶人们的艺术情操，提高人民群众日益增长的审美情趣，助力、推进全民精神文明建设。

西侧： 齐齐哈尔市文化创意精品展馆。

齐齐哈尔市文化创意精品展馆：研发、展销具有齐齐哈尔浓郁地域特色的文化创意品，主要包括文物古籍复、仿制品、少数民族文化以及非物质文化遗产品、工艺陶瓷、嫩江玛瑙石工艺品、鹤文化艺术产品、金属工艺品、地方特产和书画图书等，实现“把博物馆带回家”。

主楼一层三个临时展厅：不间断的、适时举办、承接各种形式多样、丰富多彩的临时展览，搭建展示活动平台，发挥博物馆服务社会的功能。

2024年9月1日，山东青岛的徐永波专程来到齐齐哈尔市博物馆，现场捐赠了其外公董明德生前使用过的冬梅牌收音机、书籍《最可爱的人》《万毅与名军名战》、个人名章以及照片一组（17张）。

5月18日为“国际博物馆日”。18日上午，齐齐哈尔市博物馆开启系列活动，举办展览、文物鉴定等活动，让市民了解参与到这一节日中。

活动中，市博物馆为5·18活动特别推出了科普系列展览第二季——中华传统文化大观主题展览。展览通过丰富的图片，详细的文字讲述了儒家学说、道家道教、中华佛教、诗词歌曲、文章辞赋、章回小说、书法篆刻、中国绘画、雕塑造像、传统音乐、古代舞蹈、古代戏曲、书籍典籍、汉字汉语等中华传统文化。旨在弘扬具有悠久传统的中华文化。随着中国当代改革开放事业的进一步发展，中华传统文化必将以崭新的姿态迈进未来的世界文化体系之中。同时，还制作了展板，推出“纪念抗日战争胜利70周年主题展览预告”，展出预告内容。

2022年11月，入选2021-2025年度第一批补充认定的全国科普教育基地。