大連現代博物館建筑面積30,400平方米，展陳面積15,000平方米。外型為方正的圍廊列柱式現代歐式結構，東西兩側純白套黑，頂部是弧型玻璃拱頂，整幢建筑五層，地下一層，地上四層。
作為大連開啟21世紀的標志性文化設施，大連現代博物館以史詩般的恢宏氣度、博大精深的陳列內容，將大連一個世紀的風云變幻、特別是進入改革開放20多年來的巨大變化盡收眼底。這里，大連城市建設的成功經驗一覽無余；這里，成為研究大連近代社會發展史的學術園地；這里，敞開一扇讓世界了解大連、認知大連的窗口；這里，是公眾接受教育的一個知識殿堂；這里，為人們提供一個文化休閑的精神家園。大連現代博物館，既有歷史的縱深感，又有現實的橫斷面，是一部濃縮的大連地方史，一部形象的百科全書。展覽由22個分館組成，共分四大主題，第一大主題為《城市風貌》。由北方明珠、濱城建筑、老大連、友好往來、我們的交通、女騎警、花園城市、我們的住房8個分館組成，從不同側面勾勒出年輕大連的綽約風姿，展現她對世界敞開的胸懷及城市建設和居住環境所發生的歷史性變化。第二大主題為《騰飛的經濟》。從農業、工業、商業、科技信息、經濟先導區各個方面全方位展示了大連的經濟發展軌跡和綜合經濟實力。第三大主題為《浪漫之都》，主要展現大連市文化、教育、體育、衛生、精神文明建設、旅游等情況，以描繪大連“服裝城”、“足球城”、“田徑之鄉”的迷人的人文景觀和浪漫的精神特質。第四大主題為《回顧與展望》。世紀回眸如一本教科書，再現了大連一個世紀的風雨滄桑，歷經的屈辱與抗爭、艱辛與輝煌；同時以未來大連為題，憧憬著大連高度開放、高度繁榮、高度文明的現代化國際名城的明天。四大主題交相輝映，立體地凸現了大連昂揚向上的勃勃生機，深刻地挖掘了大連飛速發展的豐富底蘊。
大連現代博物館陳列內容比較豐富，匯集了大連百年來政治、經濟、文化、體育、科技、教育等諸多領域的優秀成果。全館收集展品8000多件，館內共展出3000余件實物，1860余幅圖片，61個模型，43件雕塑。有世界最大的黃河澄泥硯；也有產量占全國54%品質上乘的瓦房店金剛石；有20世紀初美國汽車制造業的汽車代表產品老別克車；也有原存于寺兒溝紅房子天德寺內的鐵鐘；1955年毛澤東為蘇軍烈士塔敬獻的挽聯，透過歷史的煙云，肅穆之氣依然令人心動；地球不能再生的，世界極其罕見的，中國獨一無二的，6億年前震旦紀沉積巖標本龜裂石、玫瑰石、金石落戶于金石灘分館；改革開放后海內外賓朋送給大連人民的692件禮品件件精彩，其中印度總統納拉亞南訪問大連時贈送的金絲珠寶掛毯，上嵌有各種名貴寶石365顆，做工精良細致。
大連現代博物館追求現代的設計理念，前衛的設計風格，從色彩運用到材質選擇，從燈光效果到音響配合，處處體現現代。大色塊平面幾何構圖，襯托不同的主題內容，使展區彌漫著現代的氣息：燈光作為現代博物館展區的靈魂在布展中匠心巧運：藍色燈光基調暗合著大連的浪漫氣質，將22個展館統攝于整體風格之中；而不同色調的局部照明從展品的特性出發，將展品的特點襯托得十分突出。
大連現代博物館還特別注重現代高科技成果在展陳中的運用，現代的聲、光、電手段從海底、陸地、天空多角度地再現了大連的過去、現在和未來，使展陳更直觀、更立體。大量采用影視技術、虛擬現實、多媒體觸摸屏等高科技展示手段，調動了觀眾參觀的興趣和熱情。黃海大道館12米寬2米35高超寬屏幕帶來的強視覺震撼力堪稱全國博物館之最。一些高科技項目也令人耳目一新，如用光學原理將影視信號折射到空間一定位置上的幻影成像，將名模佳麗的倩影融于美麗的濱城夜景，亦真亦幻中盡顯服裝城的魅力。
大連現代博物館強調融知識性、趣味性參與性為一體現代展陳理念，使觀眾的參觀旅程輕松愉快，樂趣無窮。您可以拿來雞蛋21天后變成小雞；您可以乘汽車模擬駕駛器飽覽大連市容；場面宏大場景真實的模擬駕駛艙使您感受海上之旅的強烈刺激；互動式實施合成表演系統令您體會空中飛毯的美妙意境。2米半的大螃蟹向你張牙舞爪；書法機器人為您題字留念。
新型的材質運用使大連現代博物館的展陳在全國博物館系統中獨樹一幟。在陳列中遵循了高設計、高水平、高質量、低材質，選用了市面上最常見的玻璃、白鋼等材料，在主創人員的構思設計下，玻璃鋼琴、玻璃聯柜、鍍彩玻璃托臺、玻璃休閑椅，這些奇妙的組合讓人在現代的理念中感受到陳列藝術的絢麗多姿。
