Per visitare con la dovuta attenzione questo museo distribuito su 4 piani e completo di planetario e cinema IMAX ci vorrebbero due giorni. La Paleontology Hall espone più di 450 reperti fossili di epoche e luoghi diversi. Accanto alla Welch Chemistry Hall (sezione di chimica) c'è un pendolo di Foucault alto 19 m. La Wiess Energy Hall ospita una delle esposizioni più complete al mondo sul petrolio e il gas naturale. Dispositivi high-tech che usano la realtà virtuale e video olografici illustrano la produzione petrolchimica dalla scoperta alla distribuzione. Nella piramide di vetro (2322 m2) del Cockrell Butterfly Center svolazzano liberamente 2000 farfalle. La Brown Hall of Entomology presenta il mondo degli insetti. La Cullen Hall of Gems and Minerals è una collezione di minerali e pietre preziose che vanta esemplari unici al mondo, in un allestimento dall'illuminazione molto suggestiva. La John P. McGovern Hall of the Americas è incentrata sulle culture indigene americane, dall'Artico alle Ande. Le sale ai piani inferiori sono indirizzate ai bambini in età scolare. L'Arnold Hall of Space Science comprende il Challenger Learning Center, dove gli studenti, da una sorta di sala di controllo, possono mettersi in contatto con altri tramite un simulatore di volo telecomandato.