巖畫博物館展區分為序廳、中廳、世界巖畫展區、中國巖畫展區、賀蘭山巖畫展區、巖畫研究交流區、專題展區和巖畫信息檔案區，更新補充了世界各地最具代表性的巖畫和最新研究成果，豐富了展覽內容，促進了互動交流和科普教育的功能。
館內陳列有圖片、拓片、單幅巖畫、脫模的巖畫復制品、石器、藝術原作(復制品)、場景、研究成果(包括作品、研究圖例、類別分布圖、國際巖畫大事記等。)、信息資料、專家介紹、題詞等。集中展示全球31個國家、200多個地區最具代表性的精品巖畫546件，包括畫冊、拓片、脫模復制品、油畫仿制品、實物、與巖畫同時制作的藝術原作等。
世界巖畫展區的內容按照六大洲和國家地區進行分類，展出來自世界60多個國家的經典巖畫圖片、仿制實物和VR場景，包括100多幅圖片、15 ~ 20幅線條畫、7個場景和多媒體演示。在中國巖畫展區，來自內蒙古、甘肅、西藏、青海、黑龍江、遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、廣西、山西、四川、貴州、雲南、湖南、湖北和臺灣省等中國20個省份的代表性巖畫按地區展示。
賀蘭山巖畫展區主要展示寧夏最具代表性的巖畫及相關內容，包括賀蘭山巖畫分布圖、寧夏巖畫分布圖、精品巖畫(圖片、巖畫復制品、拓片、信息資料等。)在寧夏。