Là bảo tàng cấp khu vực, hệ thống trưng bày của bảo tàng được tổ chức theo hướng dẫn dắt, tạo thành hành trình khám phá khoa học xuyên suốt. Ngay từ tầng một, du khách được tiếp cận không gian giới thiệu hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới vùng trung Trường Sơn, nơi có mức độ đa dạng sinh học cao. Các chuyên đề về thú rừng, cá, lưỡng cư, bò sát và thực vật được sắp xếp theo mối quan hệ sinh thái, giúp người xem hiểu rõ vai trò của từng nhóm loài trong cấu trúc tự nhiên.
Điểm nhấn của tầng trưng bày này là tiêu bản xương bò tót, loài thú móng guốc lớn nhất Việt Nam không chỉ mang giá trị khoa học và truyền thông mà còn phản ánh những thách thức trong công tác bảo tồn động vật hoang dã trước áp lực suy giảm sinh cảnh và tác động của con người. Bên cạnh trưng bày truyền thống, không gian này còn được tích hợp trải nghiệm công nghệ thực tế ảo VR360, giúp khách tham quan khám phá các hệ sinh thái rừng theo cách trực quan, tăng tính tương tác, đặc biệt phù hợp với học sinh và sinh viên.
Từ rừng mưa nhiệt đới, hành trình tiếp tục tại tầng hai, nơi giới thiệu lịch sử hình thành Trái đất và quá trình tiến hóa của sinh giới theo hệ thống phân loại khoa học The Catalogue of Life. Thông qua cây tiến hóa sinh giới, hóa thạch và mô hình trực quan, người xem có thể tiếp cận những nguyên lý nền tảng của tiến hóa và chọn lọc tự nhiên một cách dễ hiểu.
Tầng ba dẫn dắt người xem đến với hệ sinh thái ven biển, trọng tâm là sự đa dạng sinh học của vùng đầm phá Tam Giang - Cầu Hai. Cùng với đó, khu trưng bày khoáng sản giới thiệu khái quát về tài nguyên địa chất và khoáng sản Việt Nam, giúp du khách nhận diện rõ hơn vai trò của tài nguyên thiên nhiên trong phát triển bền vững.
Hơn 15 năm hình thành và phát triển, Bảo tàng Thiên nhiên duyên hải miền trung ngày càng khẳng định vai trò là địa chỉ khoa học, giáo dục và truyền thông. Với phương thức trưng bày tăng sự tương tác với công chúng, bảo tàng đang góp phần nâng cao nhận thức xã hội về bảo tồn thiên nhiên gắn với phát triển bền vững. Đồng thời, trở thành điểm đến tham quan hấp dẫn, làm phong phú thêm sản phẩm du lịch của TP Huế.
