馆内展出文物2000余件，分布在基本陈列、专题陈列、临时陈列三部分陈列中。基本陈列以西安作为13王朝的古都、一千多年建都史及三千多年的城市发展史为主线，通过周、汉、唐、宋、元、明、清时期多个城市模型，展示了西安城市发展的历史脉络。同时将西安地区出土的各时期具有代表性的文物精品按时代顺序陈列展示。