该馆藏品计有自然标本、历史文物、革命文物和民族文物7.5万多件，一级藏品110多件，如：甘肃彩陶、武威雷台汉墓出土的世界闻名的铜奔马和成组车马俑、汉代医方简、北宋淳化二年(991年)《报父母恩重经变画》等。自然标本中珍藏有中国特有动物大熊猫、金丝猴和丹顶鹤等标本。藏品中历史文物占三分之二。最具特色的是新石器时代各类彩陶、汉代木简木雕、十六国至唐代的佛教造像、写经等。革命文物有当年红军长征遗留下的标语等。该馆陈列面积7500多平方米，有5个大型的固定展览。《甘肃历史文物》展览，展出了甘肃境内出土历史文物1500余件，系统地反映甘肃历史发展的概况，重点突出甘肃新石器时代的各种文化的彩陶，丝绸之路咽喉要道──河西走廊出土的汉唐文物，十六国至隋唐佛教艺术和写经等有关中西文化交流的实物。《甘肃自然富源》展览，展出实物、模型1380件，全面介绍了甘肃行政区划、人口、民族、交通、气候、水文、土壤和动物、植物、矿物资源。《嘉峪关魏晋壁画墓》展览，展出了墓内保存的60多幅砖画。《黄河古象》展览，展出1973年春在合水县发现的黄河剑齿象化石，长8米，高4米，是目前世界上发现的个体最大、保存最完整的剑齿象遗骸。《红军长征过甘肃》革命文物展览，以长征为轴线，通过照片、文献、实物，介绍长征在甘肃境内发生的重大政治事件和革命斗争。