實物史料館陳列有400余件實物、史料，其中有很多收藏在全國獨壹無二，我國第壹張烈度區劃原始圖；第壹塊地震破壞程度分布圖石碑；因1920年寧夏海原地震而制造的全國唯壹的地震貨幣：壹萬年前的地震生成物--固化沙柱及世界罕見的碳化斷層泥珍品等。
地震泥塑館是以泥塑的藝術形式再現了世界上第壹個地震儀（張衡地動儀）測出的第壹個地震--公元138年蘭州地震，這在地震史上具有十分重要的地位和意義。該分館在1996年榮獲省地震局科技進步三等獎。“報馬送信”、“夜守孤燈”、“斬斷戀情”等8組泥塑，再現了公元138年張衡地動儀測出的蘭州地震時的情況，
地震聲像廳，收藏國內外有關地震錄像片20多部，以喜聞樂見的形式，使參觀者在學習防震減災知識的同時感到身臨其境，驚魂動破，趣味橫生。
地震儀器館，收藏展出了解放以來我國各個時期地震監測用過的二十余臺地震儀器。其中有能實地操作和演示的張衡復原地震儀、80年代的大型磁帶記錄儀等。
地震字畫館，展示了全國著名地震專家顧功敘、傅承義、翁文波、秦馨菱、謝毓壽、丁國瑜等地震科學家的筆墨，全國第壹屆地震書畫展的精品，以及全國著名指紋畫創始人張保華的專作等50余件。字畫館收藏有許多與地震有關的題字和畫卷，名人墨寶。藏品中，有許多國內外罕見的地震文物和史料，如萬年以前地震生成物—固化沙柱和碳化斷層泥珍品，固原大地震銅幣“沙板”，我國第壹張地震烈度圖—清代山西平陸大地震後欽差大臣手繪地震烈度禦覽圖，宋代“天下地震第壹碑”文獻碑刻等等，令觀光客流連忘返。
勇闖無人區館，記錄了1999年我國四位青年地震專家不畏艱險，勇闖西藏瑪尼無人區進行地震科考的光輝事跡，體現了科學家崇尚科學，勇於犧牲的愛國主義精神。
博物館自開館以來，已接待參觀人數近30萬人次，受到國內外各界觀眾的認可。國家地震局前任局長陳章立在1990年題詞：“蘭州市地震博物館創造性勞動永遠載入地震工作史冊。”群眾留言：“壹個奇幽的地下迷宮，壹個地震知識的畫廊，壹個科研史料的寶庫”。
博物館在積極發揮教育基地作用的同時，還開展了形式多樣、內容豐富的宣傳教育活動，比如舉辦中學生夏令營，舉辦地震科學報告、講座、競賽，編印出版了數本地震知識讀本等，博物館開展的這些有意義的活動，都為廣泛進行科普知識教育、傳播防震減災文化、弘揚防震救災精神，起到了十分重要的作用。到目前為止，博物館已獲得了“中國防震減災科普教育基地”、“全國科普教育基地”、“全國青少年科技教育基地”、“甘肅省科普教育基地”、“蘭州市愛國主義教育基地” “安寧區青少年愛國主義教育基地”等榮譽稱號，2002年被中宣部、中國地震局評為“全國防震減災先進集體”，2005年被中國地震局評為全國防震減災工作“優秀集體”並記壹等功。
此外在“512”汶川地震過後，蘭州地震博物館的馬欣梅館長還親自赴地震地區采集實物史料，希望可以在原有館藏的基礎上再創建壹個““512”地震專題館”，希望借此可以讓人們銘記這次新中國的震級最大的地震。