Ðến bảo tàng, khách tham quan không khỏi choáng ngợp trước quy mô rộng lớn của công trình, với tổng diện tích 386.600m2. Bảo tàng hiện lưu giữ hơn 150.000 hiện vật, trong đó có bốn bảo vật quốc gia và nhiều hiện vật quý. Nổi bật trong khuôn viên rộng là tòa tháp Chiến thắng cao 45m, cùng với đó là khối nhà bảo tàng gồm bốn tầng nổi và một tầng hầm, diện tích xây dựng 23.198m2, với tổng chiều cao 35,8m.
Cùng với đó là hàng loạt hiện vật trưng bày tại không gian ngoài trời thật sự gây ấn tượng như những máy bay, xe tăng cỡ lớn... Phía bên trái khu trưng bày hiện vật ngoài trời là những vũ khí, trang bị của quân đội, nhân dân ta. Trong đó, nhiều loại vũ khí, khí tài từng sử dụng trong các cuộc kháng chiến cứu nước, với đủ loại pháo cao xạ, pháo mặt đất, xe tăng, máy bay…
Ðược nhiều người quan tâm nhất tại đây là máy bay MiG 17 số hiệu 2047 - chiếc máy bay phi công Nguyễn Văn Bảy từng lái để ném bom trúng tàu hải quân Mỹ. Bên trái trưng bày vũ khí của quân ta, bên phải của không gian ngoài trời trưng bày vũ khí, khí tài của địch, cụ thể là nhiều trang thiết bị, vũ khí thực dân Pháp, đế quốc Mỹ đã sử dụng trong chiến tranh, thí dụ như máy bay A37, F5E, CH47, C130, hay các loại pháo… và hàng chục loại bom mà quân đội Mỹ sử dụng trong chiến tranh Việt Nam.
Tại không gian trưng bày trong nhà, những vũ khí từng góp phần viết nên những trang sử hào hùng của dân tộc được trưng bày ở những vị trí quan trọng nhất, nổi bật nhất. Trong đó, chiếc máy bay MiG-21 mang số hiệu 4324 được treo trên những sợi cáp đem lại cảm giác chiếc máy bay vẫn đang nghiêng cánh trên bầu trời.
Chiếc máy bay này đã được công nhận là Bảo vật quốc gia, với 14 lần bắn rơi máy bay Mỹ. Một hiện vật đặc biệt khác là xe tăng 843 thuộc Ðại đội 4, Tiểu đoàn 1, Lữ đoàn Tăng thiết giáp 203, Quân đoàn 2. Ðây chính là chiếc xe tăng húc vào cổng phụ của Dinh Ðộc Lập vào ngày 30/4/1975, Ngày Giải phóng miền nam, thống nhất đất nước.
Không gian trưng bày của tầng 1 được chia làm sáu chủ đề, bao quát toàn bộ lịch sử dân tộc, từ buổi đầu dựng nước và giữ nước cho đến thời kỳ phong kiến, các cuộc kháng chiến và công cuộc xây dựng và bảo vệ đất nước từ năm 1976 đến ngày nay.
Các hiện vật đều được chú thích cụ thể, đính kèm với thông tin sự kiện, cùng với đó là sự đa dạng trong loại hình thể hiện, bao gồm văn bản, màn hình tra cứu thông tin, media tư liệu ảnh, thuyết minh tự động audioguide và mã QR tra cứu thông tin hiện vật, hình ảnh…
Ngoài những hiện vật gốc liên quan lịch sử bảo vệ đất nước, bảo tàng còn tái hiện nhiều mô hình sinh động về các cuộc chiến đấu của quân và dân ta. Bởi vậy, dù mới đi vào hoạt động, Bảo tàng Lịch sử Quân sự Việt Nam đã trở thành điểm đến hấp dẫn.
