西安博物院的主体建筑——博物馆（文物展馆）由中国工程院院士、陕西历史博物馆的设计者、著名建筑设计师张锦秋创意设计，整体外观以天圆地方理念创作，突出体现中国传统文化思想，与同院的小雁塔以及荐福寺古建筑群相得益彰、交相辉映。2004年在新闻媒体发起的评选活动中，该博物馆被评为西安未来十大标志性建筑之一。

　　 博物馆的建筑面积16000余平方米，陈列面积有5000余平方米，其余为文物库区及公共活动区。博物院收藏了西安各个历史时期的文物13万件，其中拥有国家三级以上珍贵文物14400多件，并有相当一部分文物出土于周、秦、汉、唐等中国历史上有重要影响的朝代。用于陈列的文物展品，是在这些藏品中挑选出的文物等级高、代表性强、影响面广的文物。西安博物院文物展馆的陈列由基本陈列、专题陈列、临时陈列三部分组成。博物院使用了当代科技电子技术及影像、声像技术的展示手法，展览运用了虚拟电子翻书、数字幻影演示、DMS数字虚拟演示、互动展示、文物导航等系列科技手段，虚实结合，丰富展览内容，形象展示文物，演绎古都历史。西安博物院落成，结束了古都西安没有大型市级博物馆的历史。