海南省博物馆共设10个展厅，其中6个展厅为博物馆的基本陈列，主要包括海南历史陈列、海南少数民族陈列、海南非物质文化遗产及保护陈列、海南馆藏文物精品陈列4个专题。其余4个展厅为临时陈列展厅，主要用于展示国内外有影响的文博精品。
    馆内共分三层，第一层为特别陈列，专设“重器灵光”展厅，展出由国家文物局赠给省博物馆的“三宝”——战国时期“越王亓北古”错金铭文青铜复合剑、唐三彩马及宋青白釉花口凤首壶。第二、三层为基本陈列展厅，二层为海南历史展厅、馆藏文物精品，三层为少数民族展厅及非物质文化遗产展厅。馆内共展出文物上千件，主要分为历史文物、近现代文物及民族文物等三个部分。突出海南、民族及边疆特色，以富有观赏趣味性的表现形式，让参观者了解海南的历史和现状。