陕西历史博物馆是一座综合性历史类博物馆。
开馆以来，举办了各种形式的陈列展览，从多角度、多侧面向广大观众揭示历史文物的丰富文化内涵，展现华夏民族博大精深的文明成就。
馆区占地65000平方米，建筑面积55，600平方米。
文物库区面积8000平方米，展厅面积11600多平方米，展线总长2300米。
整个陈列分为序言厅、基本陈列、专题展览、临时展览和已开辟为国际画廊的中央大厅等几个部分。
陕西历史博物馆基本陈列《陕西古代文明》，于2008年3月正式开放，以历史进程为线索，选取各时代的典型文物进行组合陈列，来揭示陕西地区古代社会文明发展状况。
该陈列展厅面积4600平方米，共三个展室，分为七个部分（史前、周、秦、汉、魏晋南北朝、隋唐、宋元明清），精选的2000余件珍贵文物包括：反映古代先民生活情景和艺术追求的丰富多姿的彩陶器皿，反映周人兴起与鼎盛的青铜器，反映秦扫六合统一天下气势的青铜剑、经机、兵马等，以及显示秦汉奋发崛起精神的钢建筑构件、大型瓦当，还有反映封建盛世繁荣景象的精美的唐代金银器和唐三彩等，并配以遗址模型、图表、照片等辅助展品。
系统地展现了自115万年前至1840年陕西地区的古代历史。
由于中国古代社会周、秦、汉、隋、唐几个盛期都是在陕西地区建都，所以该陈列以这几个时期为重点，既突出反映了陕西地区古代灿烂的文化，也反映了这几个时期中国社会经济文化发展的最高水平。
作为综合性历史博物馆，陕西历史博物馆的陈列主要分为基本陈列、专题陈列、临时陈列三部分。
基本陈列为陕西古代史陈列。
它以时代为序，将陕西古代史分为史前、周、秦、汉、魏晋南北朝、隋唐、宋元明清7个部分，用约2000件文物形象、系统地展现了陕西自旧石器时代早期的蓝田人至鸦片战争一百多万年的发展过程。
专题陈列是学术性、专业性较强并围绕着某一主题而举办的不定期展览。
临时陈列是基本陈列和专题陈列的补充，具有周期短、内容丰富、常看常新的特点，同时它又是一个文化交流场所、博物馆面对社会的文化窗口。
第一单元——《人猿揖别》，以距今115万年前的蓝田猿人、大荔人、西安半坡、临潼姜寨等先民遗存，再现了中华民族生机勃勃的童年和文明的曙光。
第二单元——《凤鸣岐山》，以陕西作为西周王都拥有的丰富遗迹、遗物，展示了中国早期国家的政治制度、经济形态尤其是伦理精神以及青铜铸造技术。
第三单元——《东方帝国》，重点展示以兵马俑为代表的秦文物，以磅礴的气势和鲜明的军事特征，表现了秦帝国垂范后世的制度文明，以及积极进取、一统河山的时代精神。
第四单元——《大汉雄风》，以汉都长安、汉家陵阙和典型汉代文物如汉金饼、西汉“皇后之玺”玉印、西汉鎏金银竹节铜熏炉、西汉彩绘雁鱼铜灯、西汉彩绘陶钟、汉酱釉绿彩云纹陶奁、西汉彩绘骑兵俑、西汉上林铜鉴等，展示了中国古代社会发展的第一个高峰——汉代繁荣的经济、文化、对外开放与交往，彰显其开放进取、开拓强盛的时代风貌。
第五单元——《冲突融合》，以陕西丰富精美的农业民族与草原民族的文化遗存及宗教文物，如汉金怪兽、晋“晋归义羌王”金印、西魏独孤信多面体煤精组印、十六国灵华紫阁服乘金错泥筩、北魏彩绘骑马吹号角俑、南北朝彩绘持盾胡人武士俑、北魏鎏金佛菩萨三尊铜像等，表现了民族大融合、佛教东渐以及文化艺术的繁荣与特征。
第六单元——《盛唐气象》，通过隋唐时代典型遗存，展示了中国古代最鼎盛时期的文化风貌，当时世界上最为繁华的国际大都会长安，和沟通东西方交流的丝绸之路，以及隋唐文化兼收并蓄、创新发展而达到的前所未有的高度。
第七单元——《告别帝都》，展示了唐以后，作为西部重镇和西北区域中心的陕西，依然独具魅力的文化创造和精神传承。
唐墓壁画是陕西历史博物馆独具特色的珍贵藏品，共有20多座唐墓的壁画精品近600幅，达1000多平方米。
其中5件（组）18幅被国家定为国宝级，69件（组）82幅被定为一级品。
唐墓壁画以风格独特的建筑、简约传神的人物、特色鲜明的器物、简洁明快的山水等，描绘了当时的仪礼规范、生活习俗、服饰特色、娱乐方式与建筑风格，是研究唐代社会生活尤其是贵族生活和精神追求的重要形象资料。
唐代壁画珍品馆是陕西省 *** 确定的文物旅游方面的重点项目，位于陕西历史博物馆东展馆地下一层，总投资7300多万元（其中省 *** 补助资金为1800万元人民币，意大利 *** 软贷款400余万欧元和赠款100万欧元），建筑面积4200平方米，其中展厅面积3400平方米，展线总长约800米。
上展包括章怀太子墓客使图、马球图、狩猎出行图，懿德太子墓阙楼图、仪仗图，永泰公主墓宫女图在内的壁画珍品97幅；以及辅助文物18件组，其中有些是上展壁画墓出土，有些则与画面内容有关。
为了便于观众比较唐墓壁画和唐代传世绘画，还专门选出唐代前后的传世名画复制品作为辅助展品。
1970年10月，西安南郊的何家村、唐长安城兴化坊所在地，基建施工时窖藏出土了两个陶瓮和一个提梁罐，1000多件深埋地下上千年的金银器、玉器、贵重药物、中外钱币、铜器展露“真容”。
唐代是中国古代最强盛的时代，而金银器、玉器又是唐代工艺美术的代表，盛唐时期的何家村窖藏可称得上“皇冠上的明珠”，也有专家称其为“何家村遗宝”、“大唐遗宝”，它与西方著名的考古发现“阿姆河遗宝”相对应，成为20世纪中国重大考古发现。
“大唐遗宝——何家村窖藏出土文物展”在陕西历史博物馆西厅已展陈6年，接待了来自世界各地的260万游客。
珍品展示区是展览最重要的部分，展示何家村出土玉器、宝石等器物30余件组，包括陕西历史博物馆的“镇馆之宝”兽首玛瑙杯；同时还展出了窖藏出土金、银、铜币466枚，时代上迄战国，下至唐代，还有日本银币、波斯萨珊银币和东罗马金币，时代跨度千余年。
据陈列人员介绍，这些出土文物价值估算为3830万钱，相当于150万男丁一年向唐 *** 缴纳的租粟。
陕西历史博物馆每年还推出6—7个大型临时展览，如《骁腾万里——中国古代马文化展》。
展览由陕西历史博物馆主办，新疆博物馆和甘肃博物馆、山西博物院、青海省博物馆等全国14家文博单位共同协办，挑选了最具各地特色关于马的文物精品。
该展汇集历代有关马的文物精品150余件，有陕西历史博物馆的秦鞍马、唐三彩鞍马、新疆 *** 尔自治区博物馆的唐彩绘泥鞍马、青海省湟中县博物馆的北朝胡僧骑马俑、甘泉县博物馆的商代青铜马、富平县文庙博物馆的唐代马术俑等，通过“马的驯养”、“马与交通”、“马与战争”、“马与娱乐”、“马与艺术”等五个单元，让观众真实地了解马在古代的生产、生活、交通、运输、军事、文化等方面所起的作用，从不同的角度展示中国古代马文化的方方面面。
《巧手良医——陕西历史博物馆文物保护修复工作展》，是以文物保护修复工作为主题的专题性展览，主要展示多年来在文物保护修复工作方面的举措，展示文物保护修复的理念、方法和技术。
一直以来博物馆的展览多以文物展览为主，虽也有征集文物展、考古发掘文物展等博物馆或文博行业业务相关工作展，但仍是以文物为主体。
事实上，文物保护是博物馆的一项重要职能，也是博物馆最核心的业务工作。
随着文物保护事业的发展，社会对文物保护的关注也不断加大，为了更好的向社会介绍文物保护工作，展示各类材质文物保存、收藏、保护的复杂性，揭示文物保护技术的内涵和面临的挑战，陕西历史博物馆筹办了《巧手良医――陕西历史博物馆文物保护修复工作展》。
展览内容和形式都有别于其他传统的展览，其特殊性可以用“三三一”来概括，即三个参观阶段、三个展览部分来体现一个主题。
三个阶段为实验室观摩、上展过程体验、展览公开参观。
三个部分分为文物修复工艺、文物科学认知、预防性保护三个主题单元。
一个主题即是体现文物保护工作不神秘，它和人人有关，每个人的行为都会影响到文物保护。
该展览首次启动于2013年8月20日，分为三个阶段，其中实验室观摩阶段已于2013年8月1日启动，上展过程体验阶段已于2013年8月9日启动。
8月20日为展厅展览阶段正式启动，面向公众开放。