省科技馆常设展厅包括序厅和主展厅。序厅站立一个高智能互动机甲，是我馆的标志性展项，它由巨型机甲机器人、机甲平台、机甲驾驶舱及操作系统几部分组成。机器人高6.7米，重达2.3吨，全身具有57个自由度，搭载了灯光、烟雾、爆甲等特效。运用了最前沿的自动控制、智能识别、人工智能等先进技术。可以配合灯光音乐等场景特效带来丰富的科技表演。序厅除了具备展览展示功能以外，同时还是承办大型科普活动、科普赛事的主阵地。
我馆主展厅以“探索、创新、未来”为主题，分三层布展。吸收国内外先进场馆布展经验，结合最新前沿科学技术应用，打造现代化场馆。展品展项以参与体验为主，综合运用先进的多媒体展示手段，包括互动展项、动态演示、模型、多媒体、视频、封闭式景箱、开放式场景、步入式剧场等，充分考虑科学性、逻辑性、观赏性、参与性、体验性之间的平衡，为公众营造适宜的科学学习情境。
二层是“探索与发现”主题展厅，面积为4856平米，也是最大的一层展厅，共计展品197件。包含了8个主题展区，展厅以科学发展史为线索对展区进行串联。科技历程展区以时间为脉络展现三次工业革命成果，让游客在体验从蒸汽时代、到电气时代直至信息时代的科技变化。其他几个展区以数学、力学、电磁学、声光学、生物学、化学为主题，通过可操作的互动式展品，让游客特别是中小学生了解学习自然科学知识。
三层展厅面积约4500平米，共计展品158件。本层展厅从“科技改变生活，创新驱动发展”这两个角度为主题进行布展。“科创双驱，智领发展”主题展厅展示了科技是第一生产力，而科技创新是引领发展的第一动力。“材料、能源、信息”是科技创新的三驾马车，可以看到展厅以颜色区分，从这三个角度来展现科技推动生活方式的变革。科技与生活展厅从人类需求变化的角度出发，讲述科技与人体生理奥秘、健康发展、人类未来生活、生命安全之间的紧密关系。展项多以可操作模型和互动体验区构成，让孩子通过沉浸式体验认识自身的身体、树立健康的生活方式，以及在危险的自然环境下以及社会生活环境中如何保护自身的安全。比如通过互动展品了解膳食健康、常见慢性病的危害及预防措施。通过体感互动，体验年老时身体的变化，从而了解运动对健康的意义。本层展厅紧紧围绕科技创新、科技生活主题，着眼于健康、发展。
四层展厅以天文学为基础，以宇宙探秘为主题，面积约2344平米，分为五个展区共计75件展品。仰望星空展区，带领公众从古时候人类站在地球表面仰望星空开始，从各种各样的发明中观测宇宙的现象，从现象中总结宇宙的规律。天幕剧场中公众可以跟随先贤一步步向真理迈进。同时天幕剧场定时播放，天幕多媒体内容与灯箱联动，展示人类从古至今在天文历史上的认知过程。展项通过天幕影片以及触摸屏幕两种方式带观众回顾人类了解宇宙的过程。冲出地球展区主要以航天技术发展为主线，展示人类认识、探索宇宙空间的历程，特别是我国在航空航天领域所取得的技术成就。