陕西自然博物馆内有许多值得参观的景点，主要分布在自然展馆、肯尼斯贝林展馆和室外科普体验区等区域，以下是详细介绍：
自然展馆
- 地质万象展厅：以展板和影像资料介绍宇宙形成与地质运动，通过沙盘、矿产标本、油气采掘微缩模型等展示陕西地理和生态环境、各类矿产资源及其应用、石油和天然气的采集运输等知识，还展示了方解石、水晶、萤石等各种晶体标本。
- 古生物长廊展厅：展示了新生代、黄土高原食草哺乳动物群和中生代恐龙展区。有完整的三趾马化石、猛犸象化石、披毛犀化石、原始牛头骨等，还有按照1：1的比例复制的黄河象，以及哈氏大唇犀的骨骼化石、板齿象的头骨化石、古长颈鹿化石等，中生代展区则聚焦于恐龙时代，展示了恐龙以及在中生代生活的各种动植物。展览品陕西自然博物馆古生物长廊展厅展品
- 昆虫王国展厅：陈列着来自世界各地的珍稀昆虫标本，如美国的蝶蛾、奇特的甲虫等，还有好玩的互动游戏，可以了解昆虫的起源、定义、器官、形态以及昆虫与人类的关系等内容。
- 神奇秦岭展厅：以春、夏、秋、冬四个季节为背景，再现了“秦岭四宝”——大熊猫、朱鹮、金丝猴、羚牛，以及它们的伴生动物所生活的场景，还陈列了华南虎、林麝等大量珍稀动物标本，以及独叶草、红豆杉、鹅掌楸等植物标本，并结合沙盘模型与视频介绍陕西各自然保护区的成就及现状。
- 珍稀世界动物展厅：展示着182件来自世界各地的野生动物标本，其中136件是由肯尼斯?尤金?贝林先生捐赠的。整个展厅分为非洲、美洲、极地、大西洋和宇宙五个展区，真实再现衍生动物生活场景，可看到斑马、犀牛、非洲象、北极熊、北极狐等动物标本。展览品陕西自然博物馆珍稀世界动物展厅展品
- 煤海之光展厅：揭示了煤炭的形成过程、煤炭与植物间的关系、煤与电的关系，展现从汉代起煤炭开采技术的演进，及古代采煤的规章制度，还展出了宝鸡市茹家庄出土的煤玉玦等文物，以及雷击木化石及陕西电力发展的标志——六棱形光电柱。
- 生命之光展厅：以展示人体科学知识为主，分为人体结构、大脑与神经系统、人体健康、人体功能等四个展区，通过各种先进的仪器和现代化的展示手段，展示神奇奥秘的人体，突出参与性和互动性。
肯尼斯贝林展馆
- 多彩亚欧展区：展示了亚洲和欧洲的珍稀野生动物标本，呈现出亚欧大陆丰富的生物多样性，如各种鹿、熊、狼等动物标本，让观众了解到亚欧地区的生态环境和动物分布情况。
- 野性非洲展区：充满了非洲大陆的特色动物，如斑马、犀牛、非洲象、斑鬣狗、非洲狮等，生动地再现了非洲草原的狂野与生机，观众仿佛能感受到非洲大草原上的激烈生存竞争。
- 雄浑美洲展区：展出了美洲特有的野生动物标本，如骡鹿、美洲羚羊、白尾鹿、灰狐、条纹臭鼬等，展示了美洲大陆从森林到草原的各种生态环境中动物的生活状态。
- 奇异北极展区：聚焦于北极地区的珍稀动物，有擅长奔跑和游泳的北极熊、雪地精灵北极狐、雪鸮等，这些动物适应了极端寒冷的北极环境，它们的形态和生存方式让人惊叹。
- 神秘澳洲展区：展示了澳大利亚独特的野生动物，如袋鼠、树袋熊等，体现了澳洲大陆孤立于其他大陆之外所形成的独特生物群落和生态系统。
- 生存法则展区：通过各种动物标本和展示手段，展现了动物在自然界中的生存竞争、适应环境和繁衍后代的各种策略和方式，让观众深刻理解自然界的生存法则。
- 江海律动展区：展示了海洋生物和淡水生物的标本，以及相关的生态环境介绍，有少数鱼的模型和很美的投影，让观众感受到江海之中生命的律动和海洋生态系统的重要性。
室外科普体验区
- 探秘梦工场：专设具有陕西自然博物馆专业特色的古生物挖掘实践场地——梦工场，推出梦工场恐龙挖掘体验活动，通过模拟考古，让观众了解化石的发掘过程和古生物学家的工作日常。
- 航天科技体验区：主要展示了火箭“逃逸塔”实物、中国长征CF-2F、欧洲阿丽亚娜—5、日本H-2A、俄罗斯联盟2和美国大力神2LV-4火箭模型，以及14枚长征系列运载火箭模型，让观众感受航天科技的魅力。
- 矿物和化石观摩区：位于馆区北侧广场，展出有海绵化石、海百合化石、通穴珊瑚化石及侏罗纪原煤标本等，观众可以近距离观察这些矿物和化石，了解它们的特征和形成过程。
- 寻梦恐龙区：霸王龙仿真模型位于馆区南广场，马门溪龙仿真模型位于馆区西门，该场景同时陈列的还有“盗蛋龙”“三角龙”以及放大的各类型恐龙蛋，让观众仿佛置身于恐龙的世界。