Hệ thống trưng bày chính của Bảo tàng rộng khoảng 2000 m2, được chia thành nhiều không gian cho các tuyến tham quan theo chủ điểm và thứ tự thời gian lịch sử.

Hệ thống trưng bày của Bảo tàng Lịch sử gồm bốn phần trọng tâm:

• Phần thứ nhất: Việt Nam thời tiền sử
• Phần thứ hai: Từ thời dựng nước đầu tiên đến triều Trần
• Phần thứ ba: Việt Nam từ triều Hồ đến Cách mạng tháng Tám năm 1945
• Phần thứ tư: Phòng trưng bày sưu tập điêu khắc đá Chăm Pa