海南省博物館的建筑由一、二期建筑構成。占地面積60余畝， 建筑高度25米，建筑面積近43000平方米，地上3層。展廳數量達20個之多，最大的展廳面積達1200平方米，最小的展廳面積近230平方米。近270個座位的學術報告廳，還有對公眾開放的休閑公共空間以及280個車位的停車場。

海南省博物館一期工程主要包括陳列展廳、文物庫房、技術用房、服務設施、 辦公用房等，二期工程主要依托“華光礁1號”沉船的保護修復及沉船中出水的近萬件瓷器。

海南省博物館常設4個基本陳列，即《海南館藏文物陳列》《海南歷史陳列》《海南少數民族陳列》及《海南 非物質文化遺產陳列》，對海南的歷史、 少數民族文化、非物質文化遺產、文物遺存等進行了展示。