长沙博物馆基本陈列2个（《长沙历史文物陈列》、《长沙三国吴简暨历年出土文回物精品展览》），接待观答众200余万人次。
负一层主要为库房、美工室、装裱室、研究室等，首层为入口大厅、民俗展厅、艺术展厅、美术展厅及报告厅，二层主要为文物展厅、艺术展厅，三层为革命历史展厅、城市发展图片展厅、城市规划展厅、开放式多媒体展厅等。参观展示区设置在38米标高以上，各层围绕中心庭院成环形布置，在顶层布置有900平方米的无柱网城市规划展厅。博物馆围绕中心庭院展开空间，可通过庭院的坡道进入半地下咖啡厅，可乘中厅的电梯到达各层展厅，也可登上层层平台到达城市规展厅划展厅。