西安博物馆建筑面积16000余平方米，馆藏文物13万件，与不远处已经有1300年历史的唐代小雁塔交相辉映。
    作为西安博物院的主体建筑，博物馆由中国著名建筑设计大师张锦秋主持设计，整体外观以天圆地方为创作理念，建筑风格体现了中国传统文化思想，被评为西安未来十大标志性建筑之一。
    博物馆陈列面积5000余平方米，展示内容由基本陈列、专题陈列、临时陈列三部分组成。
    基本陈列以“古都西安”为题，以西安作为13王朝的古都、一千多年建都史为主线，以历代文物的展示为基础，突出反映西安的都城发展史和都城社会生活状况。展厅面积约2485㎡，陈列文物660余件组。
    在“古都西安”的总标题下，又分为“千年古都”和“帝都万象”两部分。“千年古都”部分，以“西周丰镐”、“秦阿房宫”、“汉长安城”、“隋、唐长安”、“明、清西安”为章节，集中反映历代都城规模、格局以及唐代以后，城市的发展变化情况；以模型、图板等形式，突出了城市规模及重要的宫殿建筑。在模型制作方面，特别突出了隋唐长安城，同时还制作了汉长安城、宋元城、明清西安城的模型等，突出了对城市发展史的展示。“帝都万象”部分，以“周秦文明”、“汉唐风采”、“府城华章”分为三个章节，以各个历史时期文物的基本用途为组合，从不同的侧面再现出帝都生活的万千气象。
    长安佛教造像艺术专题陈列以“宝相庄严”为题，以佛教石刻造像为主、辅以金铜造像等佛教文物，介绍长安佛教的基本情况，突显长安佛教的重要历史地位，集中反映长安佛教的空前盛况。展厅面积640㎡，陈列文物120余件组。
    古代书画艺术陈列以“三真六草，镂月裁云”为题，在近万件收藏作品中，选择了100余件书画作品，作为专题陈列，展厅面积759㎡。
    玉器专题陈列以“天地之灵”为题，将各时代玉器按用途分类组合，展示古代玉器精品。展厅面积353㎡，展示文物约120余件组。
    印章专题陈列以“颗粟大千”为题，将历代印章按用途分类陈列，如官印、私印等进行展示。展厅面积353㎡，展示文物200余件。
    临时陈列厅：除西安博物院、市考古所收藏的文物外，西安市属各区县也收藏有2万余件文物，其中不乏稀世珍品。在开馆之际，在市属各区县的文物藏品中选出160余件组，利用654㎡的临时陈列厅，以“京畿遗珍”为题，首次以区县为单位进行集中展示。