Экспазіцыя Музея адлюстроўвае асноўныя этапы станаўлення і развіцця акадэмічнай навукі ў Беларусі, гісторыю фарміравання сучаснай арганізацыйнай структуры Акадэміі навук, дасягненні і вынікі навуковай і навукова-тэхнічнай дзейнасці яе вучоных і арганізацый, этапы станаўлення акадэмічных навуковых школ у галіне прыродазнаўчых, тэхнічных, медыцынскіх, гуманітарных, сацыяльных і іншых навук. У Музеі прадстаўлены таксама матэрыялы па арганізацыі навукі ў Беларусі з пачатку 20 стагоддзя, з моманту стварэння Інстытута беларускай культуры (Інбелкульта). Асобныя раздзелы экспазіцыі прысвечаны пытанням дзяржаўнага кіравання навукай і міжнародным навукова-тэхнічным сувязям.
Сярод экспанатаў Музея маюцца рэдкія экзэмпляры навуковай літаратуры (часопісы, кнігі, у тым ліку першыя акадэмічныя выданні), рукапісы і навуковая перапіска, аўтабіяграфічныя матэрыялы вядомых беларускіх вучоных, унікальныя фатаграфіі, навуковыя працы і асабістыя рэчы вучоных Акадэміі навук, дзяржаўныя ўзнагароды (ордэны, ганаровыя граматы), макеты ўнікальных прыбораў, узоры новых матэрыялаў і іншай навукова-тэхнічнай прадукцыі, распрацаванай і створанай акадэмічнымі вучонымі і спецыялістамі.