中国科技馆展览面积约4万平方米，设有“科学乐园”、“华夏之光”、“探索与发现”、“科技与生活”、“挑战与未来”5个主题展厅以及公共空间科普展示。主展厅加上特效影视和其他展教活动场地，面积可达到约6万平方米。

中国科技馆拥有常设展项800多个，其中大部分展项可让观众动手操作或亲身体验，生动形象、妙趣横生，并有丰富的科技内涵。这些展项许多配有液晶播放互动设备，观众在参与互动科技项目时，可看到丰富生动的影像资料，也可从液晶屏上看到互动效果，达到寓教于乐的目的。各个展厅特色鲜明，每个展厅大都是国内外最新研制的科技展项。

始建于2006年5月9日的中国科学技术馆新馆位于朝阳区北辰东路5号，东临亚运居住区，西濒奥运水系，南依奥运主体育场，北望森林公园，占地4.8万平方米，建筑规模10.2万平方米，是奥林匹克公园中心区体现“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”三大理念的重要组成部分。

新馆设有“科学乐园”、“华夏之光”、“探索与发现”、“科技与生活”、“挑战与未来”五大主题展厅、公共空间展示区及球幕影院、巨幕影院、动感影 院、4D影院等4个特效影院，其中球幕影院兼具穹幕电影放映和天象演示两种功能。此外，新馆设有多间实验室、教室、科普报告厅及多功能厅。

新馆建筑为一体量较大的单体正方形，利用若干个积木般的块体相互咬合，使整个建筑呈现出一个巨大的“鲁班锁”，又像一个“魔方”，蕴含着“解锁”、“探秘”的寓意。