上海科技館作為上海最重要的科普教育和精神文明建設基地，以“自然、人、科技”為主題，以提升全體市民的科學文化素質和提高城市綜合競爭力為目標，集展示與參與、教育與科研、合作與交流、收藏與制作、休閑與旅遊於壹體，以綜合學科、寓教於樂的方式，讓每壹位參觀者都能享受到令人愉悅的活動。
目前，上海科技館對外開放的是展現生物多樣性的“生物萬象”；體驗各種地質變化的“地殼探險”；展示現代影視技術的“視聽天堂”；強調“好創意”是創意的源泉，是“設計師的搖籃”；“兒童科學園”，讓孩子們體驗科學的樂趣；表達多學科基本原理和典型現象的“智慧之光”；倡導人與自然和諧統壹、共生共榮的“地球家園”；代表了信息技術引領社會大變革的“信息時代”；體驗人工智能應用技術飛速發展的“機器人世界”；為人類破解物質和生命的奧秘揭示“探索之光”；《人與健康》探索人體奧秘，傳播健康理念；以及12展區，如“航天世界”展區，展示了人類實現飛天夢想的足跡。此外，還有壹個突出蜘蛛奇特生活方式的蜘蛛展，體現了中國古代科技走廊和代表中外著名科學家的探索者走廊。位於延安東路260號的自然博物館分館裏，有壹個展示生命進化的自然歷史展區。整體展覽面積65500平方米。
上海科技館擁有巨幕影院、球幕影院、四維影院、太空影院四大特色影院，構成了迄今為止亞洲最大的科普影院，年放映量達8000場。