Di museum ini para penelusur dapat melihat semua koleksi fosil yang ditemukan di Kawasan Cagar Budaya Sangiran. Ada sekitar kurang lebih 13.806 buah benda pamer yang tersimpan dalam dua tempat yaitu 2.931 tersimpan di ruang display dan 10.875 tersimpan di dalam gudang penyimpanan.

Koleksi – koleksi yang tersimpan di dalam museum ini dikategorikan dalam beberapa kelompok berikut ini:

1. Cetakan Fosil Manusia purba
   Australopithecus Africanus, Phithecanthropus Modjokertensis, Pithecanthropus erectus, Pithecanthropus Soloensis, Homo Neanderthal Eropa, Homo Neanderthal Asia dan Homo Sapiens sapiens.
2. Fosil Manusia Homo sapiens
   Fosil Hewan Bertulang Belakang (Vertebrata): Elephas namadicus (gajah), Stegodon trigonocephalus (gajah purba), Mastodon sp (gajah), Bubalus palaeokarabau (kerbau), Felis palaejavanica (harimau), Sus sp. (babi), Rhinocerous sondaicus (Badak), Bovidae (sapi, banteng), dan Cervus sp (rusa).
3. Fosil Binatang Air
   Crocodillus sp. (buaya), ikan, kepiting, gigi ikan hiu, Hippopotamus sp (kuda nil), Moluska (kelas Pelecypoda dan Gastropoda), Foraminifera dan Chelonia sp (kura-kura). Binatang-binatang ini merupakan sisa-sisa binatang yang muncul sejak zaman Akhir Pliosen.
4. Batuan
   Rijang, Kalsedon, dan Agate, merupakan bahan pembuatan alat-alat dari batu yang banyak ditemukan di daerah Sangiran maupun di sekitar Pegunungan Kendeng.
5. Fosil Tumbuhan Laut berupa diatomit yaitu endapan dari ganggang laut diatomea.
6. Alat-alat Batu
   Berupa alat serpih, bilah, serut, gurdi, kapak perimbas, bola batu, dan kapak penetak sebagai hasil budaya manusia purba yang beradaptasi dengan lingkungan alam sekitarnya. Semua alat batu tersebut ditemukan di wilayah Sangiran.

Sedangkan untuk bagian ruangan pamer di Museum Purbakala Sangiranmeliputi beberapa bagian berikut:

1. Ruang utama yaitu berupa ruang pamer tempat koleksi terpajang
2. Ruang laboratorium yaitu tempat proses konservasi fosil-fosil yang ditemukan
3. Ruang pertemuan yaitu untuk kegiatan yang diadakan di museum
4. Ruang perpustakaan yaitu tempat menyimpan beragam koleksi buku
5. Ruang penyimpanan yaitu tempat untuk koleksi fosil-fosil
6. Ruang Audio Visual yaitu untuk pemutaran film kisah kehidupan manusia prasejarah
7. Mushola dan toilet yang bersih

Saat para penelusur berkunjung ke Sangiran, maka jangan lupa untuk membeli berbagai souvenir khas Sangiran yaitu berupa handycraft. Semua itu hasil karya sendiri para penduduk lokal yang pastinya nggak akan pernah bisa para penelusur dapatkan di tempat lain. Selain itu, para penelusur juga jangan lupa untuk mencicipi makanan khas Sangiran diantaranya garut,pisang,ketela rambat, dan masih banyak lagi yang lainnya.