一樓為地質廳、特展區。
※ 台灣與太陽的交會之都─北迴歸線是太陽直射地球的最北界，而嘉義就在北迴歸線上。讓我們循著歷史的軌跡，走進天空，探索北迴歸線的科學定義、飄移變化與氣候特色。
※ 阿里山傳奇─透過崇高壯麗的阿里山脈，說明台灣島的生成過程與地質構造，並介紹台灣中央山脈、西部麓山帶，以及海岸山脈三個不同的地質區。
※ 大地的怒吼─透過梅山地震、中埔地震、瑞里地震、1022地震等……..嘉義過去經歷的大地震，說明地震的成因、斷層的類型，以及一連串地震所留下的每一個記錄。

二樓為化石廳(交趾陶特展區、石猴特展區)
※ 嘉義的地質演變─嘉義形成化石的條件。主要展出本市市民薛文吉先生捐贈市府之畢生所蒐藏貳仟零伍件化石，化石採集地點以嘉義地區為主。因有薛文吉先生化石捐贈，使得本市博物館於興建規劃時，展品主題得以很快確定。
※ 化石之鄉─嘉義的海生動物化石發現。藉由嘉義發現的海生動物化石讓大家按圖索驥，探索台灣過去曾在海平面以下時，生活在這個地方的水中生物。

※ 化石之鄉─嘉義的陸生生物化石發現。藉由嘉義發現的陸生生物化石讓大家按圖索驥，探索台灣島上曾經出現的陸生生物種類。
※ 探索嘉義寶藏─介紹嘉義出土化石的主要區域，以及各地出土化石的特色。
※ 交趾陶特展區─嘉義交趾陶在國際間享有「臺灣絕技」的美譽。本區展示精湛的交趾陶藝術，並介紹交趾陶的歷史。
※ 石猴特展區─嘉義是石猴的故鄉，雕刻藝術家藉著他們的巧手，精心雕琢出具地方特色的「嘉義石猴」。石猴特展區展示石猴之精華，同時介紹石猴之三大家族與創作藝術家。

三樓為美術廳(陳澄波紀念區、嘉義藝術空間)
※ 陳澄波紀念區─經常以嘉義街頭作為繪畫題材的陳澄波，是台灣最著名、最有成就的畫家。此區為常態展區，在這裡我們將透過畫家的眼睛瞭解嘉義，同時藉由畫家遺物，深入陳澄波的藝術世界。
※ 嘉義藝術空間─嘉義藝術空間是以當代藝術家展覽為主，以主題展策劃展出內容，提供民眾另一個藝術休閒展覽空間。