位于红旗广场，即大西街和魏都大道交叉口。
该馆占地5600平方米，其中展厅面积为1800平方米，现已成为山西省第二大历史博物馆，馆藏文物1.3万余件，一级品132件。多数为地方出土文物。市民见面的1000余件珍贵文物中，有一半是初次展出的珍稀藏品。
馆内设4个展厅分为“平城时代”“百川汇流”“名城史略”“瓷路撷珍”，突出呈现了大同作为北魏京都的绚烂画卷。展品主要有许家窑披毛犀化石、唐代菱花形花卉纹铜镜、司马金龙墓出土的仪仗队伍俑群、宋绍祖墓石椁、波斯银币、鲜卑佩饰、北魏青瓷等。 其中，展出的大同城南门外北魏建筑遗址出土的石雕方砚，是罕见的石雕艺术精品。鎏金高足铜杯等是来自波斯(今伊朗)萨珊王朝的珍贵文物。北魏司马金龙墓出土的石雕棺床、石雕柱座及木板漆画，为研究中国古代书法、绘画、雕刻、漆工艺等提供了宝贵的资料。
镇馆之宝：元代影青釉广寒宫瓷枕。出土于大同城西五里店，是元青白瓷的佼佼者，采用了四面镂空的宫殿式建筑，配有四组神话故事，正面为广寒宫的神话传说，极具文物价值，为我国国内瓷器中罕见的景德镇窑的艺术珍品。
门票门票：免费不免票参观，凭有效证件到博物馆指定地点排队领票，每人仅限一票，当日有效。机关团体、企事业单位、部队、学校集体组织参观，需提前两天预约，尽量避开高峰期参观。
开放时间：博物馆每天只限800人参观。上下午各400人。开放时间为上午9点至下午5点，下午4点停止入场。每周一闭馆。春节期间只闭馆休息两天（除夕和大年初一）。