军博主要从事收藏、研究、陈列反映中国共产党领导的军事斗争历程和人民军队建设成就的文物、实物、文献、资料，以及反映中华民族五千年军事历史和世界军事史的文物、实物、文献、资料。围绕党和国家及军队的中心工作，举办各种专题性、时事性、纪念性展览。接待国内外来宾和观众的参观访问。组织开展相关的学术研究和艺术创作。组织开展与国内外博物馆之间的业务交流。下辖综合办公室、编辑研究室、宣传教育室、设计美术室、藏品征集保管室、文物保护室、信息资料室、安全保卫室、通州分馆、怀柔分馆等10个中层单位。同时还设有学术委员会、艺术委员会、文物鉴定委员会。
文物收藏与保护
军博馆藏文物以党领导的国防和人民军队文物实物、中国人民解放军军事史、中国古近代军事文物和世界军事文物为主。现有文物21万件套，一级品1793件套。同时，收藏有历史图片8万余张，图书期刊资料8万余册（套）。2021年军博启用新的藏品信息管理系统，目前正在按文物藏品类型有计划地实施数字化工程。
军博以全军各大单位调拨、个人捐献和转让等方式，对人民军队历史文物和中国近现代文物进行系统征集，奠定了军事特色鲜明、革命文物数质量高的红色大馆文物优势地位。近年来，采取捐购结合的方式，加大对世界军品的征集，征集到极具收藏和研究价值的珍贵文物近2.7万件（套）。
军博新的文物库房，于2021年全面启用，建筑面积约1.8万平方米，下设库区的藏品分库和珍品陈列室，库前区的总账档案室、摄影室、数字化工作室、武器保养车间等功能区，配备环境监测系统、气体灭火系统、信息化管理系统，成为集文物管理和保护、文物信息采集和安全防范功能于一体的专业化藏品库房。
结合馆藏特点和科学保护需要，军博于2018年增设文物保护部门，分设纸质、纺织品、器物、轻武器、油画类文物修复工作室，以及文物保护实验室和消毒室，围绕军博馆藏文物长期保管、抢救性保护、日常维护、安全展陈、重大展览修复保护等业务需求，开展预防性保护、修复、复制、文保学术研究等工作，形成“伴随重大展览修复、保护性展示、日常保护性巡查”等文物保护理念和实践，构建了一套严密完整、军事特色鲜明、科学理念突出的文物保护体系。
陈列展览
按中央军委和军委政治工作部明确要求，军博主馆（复兴路9号）展陈，以党领导的人民军队为主体，在陈列形式上包括叙事型的军史陈列、器物型的兵器陈列、美术型的艺术品陈列、科普型的科技陈列等；正在筹建的通州分馆，以新中国武器装备发展史和中国古近代军事历史为主，以世界近现代军事藏品展示为辅。
中国共产党领导的革命战争陈列（开放中）：位于大楼二层，展示中国共产党领导人民军队，为推翻三座大山进行的波澜壮阔的革命战争史（1921-1949），分为土地革命战争、全国抗日战争和解放战争3个馆。
人民军队兵器陈列（开放中）：分负一层、一层和二层3个展区，重点展示人民军队缴获和使用的武器装备，特别是人民军队历史上的功勋武器，揭示革命战争年代人民军队以弱胜强、以劣胜优的战斗精神和光荣传统，展示新中国兵器装备从无到有再到强的发展历程。
新中国国防和军队建设陈列（筹建中）：分社会主义革命和建设时期馆、改革开放和社会主义现代化建设时期馆和新时代国防和军队建设成就馆，展示新中国成立以来人民军队革命化、正规化和现代化建设的历史和取得的辉煌成就，特别是展示人民军队忠实履行使命、保卫和建设祖国的丰功伟绩，以及听党指挥、能打胜仗、作风优良的新时代强军实践和强军风貌。
抗美援朝战争馆（筹建中）：以2020年开幕的“铭记伟大胜利捍卫和平正义——纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年主题展览”为基础，另行建设，预计2023年开放。
人民军队艺术陈列（待复展），2018年建成，2020年因整修闭馆。预计2023年复展。分油画、国画、雕塑3个厅，每个展厅按历史顺序编排，共展出经典艺术作品114件。
军事科技陈列（开放中）：分别位于负一层、一层和二层6个展厅，设置陆军重武器装备技术、陆军轻武器和航空兵装备技术、海军武器装备技术、空军武器装备技术、导弹武器装备技术、核武器与核技术和平利用等展厅。通过介绍国防科技、军兵种军事技术知识，运用现代科技展示手段，以弘扬科学精神、普及科学知识、传播科学方法、提升观众科学素养。
2021年6月28日开展的《在党的旗帜下前进——人民军队庆祝中国共产党成立100周年主题展览》（长期陈列）。该展览聚焦党对军队的绝对领导，全景回顾党缔造和领导人民军队的光辉历程，突出展示习主席领导推进新时代强军事业的伟大实践，生动反映人民军队永远听党话、跟党走的赤胆忠诚。展览展出文物实物1580余件、照片800余张和大量历史文献、图表制字、视频短片等，重点打造“三湾改编”、“古田会议”、“决胜千里党指挥”、“重整行装再出发”“在战位向党和人民报告”等景观，给观众以历史启迪和教育激励。展览作为军博基本陈列面向社会长期开放。该展览荣获2021年度全国博物馆十大陈列展览精品特别奖。
2022年7月27日，为庆祝中国人民解放军建军95周年，喜迎党的二十大胜利召开，《领航强军向复兴——新时代国防和军队建设成就展》隆重开幕（长期陈列）。当日下午，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平参观了展览。该展览以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入贯彻习近平强军思想，紧紧围绕习主席领航新时代强军事业的重大思想和实践，系统性全景式展现党的十八大以来国防和军队建设取得的历史性成就、发生的历史性变革，生动展示习主席大党大国领袖、人民军队统帅的崇高风范，展现全军部队忠诚维护核心、矢志奋斗强军的昂扬风貌。展览采取“专题+时序”的方式编排，共分序厅、8个单元和“深情励三军 奋进新征程”、“展望”等11个部分，重点打造“新时代强军目标”、“奋斗强军”、“古田全军政工会”、“战斗一线的坚强堡垒”、“授旗”、“重塑”等40余个场景展项，设置“学习强军思想、干强军事业”五折视频、“号令”大型沉浸视频等。展览设在军博展览大楼一层西侧4个展厅，面积4800平方米，展出照片制字图表等400余件，视频50多处，文物实物和模型等1800余件，其中1400余件首次展出，如“排雷英雄战士”杜富国被炸烂的排雷服、“卫国戍边英雄”陈红军使用的电话机和哨子、海军航空大学某基地舰载机飞行教官群体的“时代楷模”证书、中国人民解放军陆海空三军仪仗队指挥刀等，这些都是强军兴军进程的重要见证。
除基本陈列外，军博主馆还举办大型主题展览和临时专题展览。党的十九大以来举办的大型主题展览有《铭记伟大胜利捍卫和平正义——纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年主题展览》、《在党的旗帜下前进——人民军队庆祝中国共产党成立100周年主题展览》、《“领航强军向复兴——新时代国防和军队建设成就展”》，得到了社会各界的广泛赞誉，产生了巨大社会影响。
《铭记伟大胜利捍卫和平正义——纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年主题展览》，2020年10月19日开幕，到2022年2月16日闭幕，共有240余万观众到展厅参观。2020年10月19日，习主席参观了展览。展览紧紧围绕弘扬爱国主义精神和革命英雄主义精神的主题，以中国共产党、中国人民和中国人民志愿军为主视角，通过540余张照片、1900余件文物（其中一级文物81件，首次对外展出文物824件），以及大量视频、实物场景等，充分展示重大决策过程、重大历史事件、重要战役战斗、重要历史人物，兼顾展示政治、经济、外交等方面的斗争，全面回顾中国共产党领导抗美援朝战争的光辉历程和宝贵经验，生动反映伟大的抗美援朝精神的丰富内涵和时代价值，重点展示志愿军将士的英雄气概和不畏强敌、制胜强敌的精神优势，展现全国各族人民同仇敌忾、万众一心的爱国情怀，彰显中华民族不畏强暴、维护和平的坚定决心。该展览荣获2020年度全国博物馆十大陈列展览精品特别奖。2022年春节后，该展览闭幕，视频留言10688条，纸质留言45437条，新华社、央视网、光明网等多众多媒体进行了报道，创造了防疫常态化下北京红色展览的高峰。