黃河，是貫穿整個博物館陳列的主線。博物館的陳列由“偉大的黃河”、“黃河歷史災害”、“人民治黃成就”、“黃河在前進”四部分組成，依次展現在觀眾面前，使人猶如徜徉漫步于“九折十八彎”的黃河之上，一覽黃河歷史春秋。

館內藏品包括歷史文物、自然標本、書畫、音像圖片四大類。游客在博物館內，可以了解到黃河流域的自然地理地貌、氣候和物產。這里陳列著黃河流域出土的各種動物化石，如：劍齒象牙、高氏羚羊頭骨等。通過博物館的展品，游客們還可以感受到黃河文明發展歷程及燦爛的黃河文化。

在博物館的“千秋治河展區”，通過黃河水患、治河春秋、漕運灌溉、河神祭祀四個單元展現中國古代及近代黃河水患災害、治理方略、治河技術及漕運灌溉的發展演變。這里有歷朝歷代遺留下來的治河文物，如：清代的穿孔河工磚、宋代黃河堤防分段管理的重要實證——埄堠碑、清代黃河特大堵口工程的重要參照——鄭工合龍碑等等。

博物館每天都有一些宣傳片播放，其中有《黃河形成》三維動畫、《黃河物理模型》電視片；《康熙治河》幻影成像、《黃河調水調沙》科普片等，各個影片有固定的播放時間，當游客較少時，博物館到點會取消播放，游客屆時可以和館內的工作人員說明，工作人員會隨時播放影片。

游覽博物館時，游客還可以租用講解器或者聘請講解人員，講解費20元/臺，講解人員費用60元/批（20人以下）。