武夷山博物館由3個展廳及相應配套設施組成。
歷史文化陳列室 有樓下樓上兩個展廳，各240平方米。樓下展廳為歷史文化的第壹部分——“人文歷史的發祥”，展示武夷山的早期開發歷史，時間起源於公元前21世紀，貫穿至公元前221年秦始皇統壹中國前的漫長年代。主要展出文物有壹號架壑船棺、虹橋板及棺內陪葬品（復制品），新石器時代的遺物石石奔、石斧、石箭石族、石網墜，還有新石器時代遺址模型和架壑船棺葬的縮小模型及大型圖片。樓上展廳分“閩越王城的崛起”、“理學文化的鼎盛”、“巖茶佳茗的神韻”三部分，展示武夷山獨具特色的閩越文化、理學文化、巖茶文化。主要展品有閩越王城模型，漢代閩越王城遺址出土文物陶器、鐵器，宋遇林亭窯址出土黑釉盞以及西漢迄至清代的各種出土文物等。
自然陳列室展廳 ***140平方米，分“武夷山屬於世界”、“碧水丹山壹幟”、“世界生物之窗”、“讓武夷永葆青春”四個部分，以大量的圖片和動植物標本展示武夷山秀麗的自然風光和豐富的自然資源。博物館還設“武夷工藝”展廳，展示銷售古玩、玉器、字畫等。