河源恐龙博物馆负一层为恐龙化石发掘、修复现场场景及临时展厅。一层展览以恐龙为主题，分《恐龙产房》、《恐龙足迹》、《恐龙故乡》三个展厅及对媒体3D影视厅，分别展出河源恐龙博物馆获得世界吉尼斯记录证书的15000多枚各种恐龙蛋化石、黄氏河源龙正型标本及在河源市发现的恐龙足迹化石，体现了河源市“三位一体”的独特恐龙化石资源。

河源恐龙博物馆大厅展出让人震撼的“九龙组合”：一具长20米、高8米的大型蜥脚类恐龙骨骼，三条翼龙及活动生效仿真霸王龙、窃蛋龙等恐龙模型，让人疑似闯进了亿万年前的侏罗纪公园。

河源恐龙博物馆二层展览则以客家古邑为主题，分《东讲文明之光》、《岭南文明发祥地》、《古邑历代萃珍》、《古邑客家风华》四个展厅，分别展出河源市出土和征集的各朝代珍贵文物，重大考古发掘、国家和省级非物质文化遗产及人文历史，其中有由河源市出土的国家一级文物明代三彩陶罐，以及客家刺绣、家具、农耕用具等。