博物館一樓的“金戈鐵馬”展廳陳列各種古代兵器；鄧永清收藏書畫館里能看到八大山人（朱耷）、齊白石、徐悲鴻等諸多大家的墨寶。

二樓的“天工漢玉”展廳最值得一看，獅子山楚王陵出土的金縷玉衣便在這個展廳，是“鎮(zhèn)館之寶”。當然也有游客覺得它旁邊的鑲玉漆棺因為體形龐大更加令人震撼，玉棺同樣出土于獅子山楚王陵。另外，銀縷玉衣、銅縷玉衣也在這個展廳內。二樓的“漢室遺珍”內有一枚來自龜山漢墓的劉注龜鈕銀印頗具故事性，是從一個當?shù)厍嗄晔种姓一氐模�并由此判定龜山漢墓的墓主是劉注。

三樓的“俑偶華采”展廳展出了從漢代到唐代的陶俑。漢俑造型抽象，北朝俑清秀端莊，隋唐俑豐滿雍容，其中馱藍山楚王墓出土的樂舞俑引人注目，楚腰長袖，著實反應了漢代楚國的審美趣味。三樓的“史河流韻”展廳展出魏晉南北朝至清代的瓷器、銅器、金銀器等；“清式家具”展廳展出精美的家具。

博物館東南側的乾隆行宮不大，院子里有小橋、亭臺、假山，比起江南園林的緊湊，看上去又疏朗些，這里介紹了乾隆與徐州的故事，立著幾塊石碑。博物館西南側的采石場遺址乍看之下像一塊普通的綠化帶，容易錯過。由于保護不得當，遺址只存留部分，通過地上的玻璃地面，可以看到地下的采石遺址，有些遺址構建散落在綠地上，還有部分露天的采石所剩下的巖壁可看。

博物館北側的土山漢墓是東漢彭城王的墓，可以下到墓坑中，后面的彭城王墓出土文物陳列館里能看到墓中出土文物。