博物馆的展品包括基本陈列、专题陈列和临时展览。
基本陈列包括吉林陨石雨展览、吉林牛子厚与京剧艺术展览、金意庵艺术馆、松花湖浪木艺术馆、吉林市出土文物展等。专题陈列则根据不同的主题和时期，展示不同的历史文化内容。临时展览则根据新的展览主题和内容，定期更换展品。
吉林陨石雨陈列
序厅，时空隧道、探索厅和主展大厅，面积2060平方米，主展大厅高18米，南北长54米，东西宽32米。陈列分四个部分：陨石与宇宙、陨石与地球、吉林陨石雨、陨石与人类。展出内容有国内外陨石展区、一号陨石展区、一号陨石坑复原场景、二号陨石开放展区、三号陨石虚拟成像展区和转动星球等。
考古品
考古品包括新石器时代、青铜时代和铁器时代的文物，其中以西团山文化、夫余文化、粟末靺鞨和渤海文化的考古品最为丰富。较珍贵的文物有：青铜时代的毛织品残片、猪首石雕、特大半月形石刀；汉夫余时期的对头双鸟首铜剑、回头双鸟首铜剑；渤海时期的双人御马铜饰；宋代的中书门下之印、北宋飞龙镜；金代双鲤铜镜；元代海西辽东道宣慰使司照磨印等。
