陕西自然博物馆位于西安市长安南路电视塔周围的舟形环岛上，包括自然展馆、科技展馆、穹幕影院、室外展区、临时展览五大展区。其自然馆和科技馆以陕西电视塔为对称点分列南北两端，其中科技馆内的穹幕影院为西北首家。
科技展馆外观呈玻璃球形，而自然馆则呈月牙形，分表代表“日”、“月”，寓意“日月同辉”。自然展馆分为生命之光、神奇秦岭、昆虫王国、古生物长廊、地质万象5个展厅，展现了人体构造、秦岭四宝、珍稀昆虫标本、古生物化石、地球的诞生、板块漂移等展品和现象。
科技展馆通过大量的互动体验展项，介绍了声、光、电、力、磁等方面的基础知识。还设有科普剧场，通过创意新奇的科普剧、科学秀等表演，引发孩子们对前沿科学技术的兴趣。而科技展馆内的穹幕影院采用高科技术、环场立体声配音播放进口科教片，内容丰富，场面宏伟。
除去两个室内展馆，自然馆还有室外展区，建设了儿童乐园、观景池、鸟语林等，放置了室外化石站台以及珊瑚、海百合礁体化石等。
1、售票处位于科技展馆，自然展馆和穹幕影院无售票处。
2、展厅内可以拍照，但请勿使用闪光灯。