館舍占據(jù)太原文廟和純陽宮兩處明清古代建筑群，均為省級文物保護(hù)單位。館本部太原文廟建于清光緒八年（1882年），占地31000平方米。中軸線上完整地保留了文廟原有的建筑格局，院心寬廣、古木參天。展區(qū)占地18000平方米。欞星門內(nèi)東西展廳用于引進(jìn)或自辦各類臨時展覽。大成門內(nèi)設(shè)有館藏書畫陳列廳、館藏青銅器陳列廳和館藏精品陳列廳等，輪換陳列館藏文物精品。
　　
　　純陽宮專題陳列部位于太原市五一廣場西北隅純陽宮內(nèi)。宮建于明萬歷二十五年（1598年），占地9000平方米。主要建筑有牌坊、宮門、呂祖殿、回廊亭、靈寶洞、潛真洞（玉皇閣）等，四周建配房及磚券窯洞，后兩院為樓閣式建筑，高低錯落，曲折回旋，亭臺樓閣，形式別致�，F(xiàn)展廳面積1000平方米，陳列有石刻、雕塑、書畫、牙角竹木雕刻、漆器琺瑯、刺繡等專題展覽。

　　
　　山西省博物館還保管收藏了山西省社會征集、捐贈和出土文物十萬余件（組）。以龍形觥為代表的殷商北部方國文化的石樓銅器群、晉國鑄銅器、侯書盟書、北朝造像、宋金山西窯燒制瓷器、國內(nèi)現(xiàn)存最為完整的明代水陸畫、明清民間藝術(shù)品和三大抗日根據(jù)地的抗戰(zhàn)文物等均為國內(nèi)重要收藏品。

    基本陳列設(shè)在文廟東西展廳和大成殿內(nèi)。有山西古代史、山西近代史和山西革命史陳列，陳列面積約2000平方米，陳列文物1000 件。古代史陳列分為原始社會、奴隸社會和封建社會三個部分，比較系統(tǒng)地反映出山西歷代政治、經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展的概況。陳列有襄汾丁村舊石器文化，侯馬出土的東周盟書、陶范工藝、青銅器和三晉貨幣，北魏木板漆畫、陶俑，北齊武士俑和青釉壺等文物。

     山西省博物館具有多種功能的展廳照明系統(tǒng)，嚴(yán)密安全技防網(wǎng)絡(luò)，文物檔案資料的計(jì)算機(jī)管理，完備的觀眾服務(wù)設(shè)施等，極大的方便了觀眾的參觀需求。館內(nèi)多功能報(bào)告廳配備有各類電教設(shè)備，是開展學(xué)術(shù)交流的理想場所。2500平方米的國家文物庫房，可據(jù)不同質(zhì)地文物的不同要求，進(jìn)行人工溫、濕度監(jiān)測，為收藏和保管各類文物提供了良好的保護(hù)環(huán)境。

    近代史陳列主要反映山西人民反帝、反封建的革命斗爭事跡。陳列中有太平軍北伐路經(jīng)山西和義和團(tuán)在山西的活動，有山西人民的爭礦運(yùn)動，有交文慘案和辛亥山西起義等。

    山西革命史陳列分第一、二次國內(nèi)革命戰(zhàn)爭，抗日戰(zhàn)爭和解放戰(zhàn)爭三個時期。主要內(nèi)容有中國共產(chǎn)黨早期著名政治家高君宇受李大釗指派在山西建立黨團(tuán)組織和促進(jìn)山西國共合作的史跡；有黨中央老一輩無產(chǎn)階級革命家在山西創(chuàng)建晉察冀、晉冀魯豫和晉綏三大革命根據(jù)地，并取得首戰(zhàn)平型關(guān)、粉碎九路圍攻、百團(tuán)大戰(zhàn)和沁源圍困戰(zhàn)等重大戰(zhàn)役的勝利事跡；有中國共產(chǎn)黨在山西創(chuàng)建犧盟會和決死隊(duì)抗日團(tuán)體和武裝的革命斗爭事跡以及山西人民在黨的領(lǐng)導(dǎo)下，徹底摧毀閻錫山反動統(tǒng)治的事跡。陳列的珍貴文物，主要有山西人民聲援“五四”、“五卅”運(yùn)動的宣言和傳單，紅軍東征時贈送洪洞白石小學(xué)的風(fēng)琴，民兵自制的榆木炮、擔(dān)架和云梯，以及太原戰(zhàn)役中參戰(zhàn)軍隊(duì)集體榮獲的錦旗及革命烈士劉胡蘭和尹靈芝的革命斗爭事跡和遺留文物。

    該館在市內(nèi)五一廣場西北隅純陽宮還有一個歷史文物專題陳列。純陽宮俗稱呂祖廟，是供奉唐代道士呂洞賓的地方，創(chuàng)建年代不詳，明萬歷年間 (1573～1620年)重修。館內(nèi)設(shè)陶瓷、青銅器、貨幣、琉璃、雕塑、書畫、刺繡、琺瑯、碑帖、漆器等10個專題，分21個展室，共800多件展品。該館還經(jīng)常舉辦一些有關(guān)歷史、考古、文物和自然標(biāo)本等方面的專題展覽。