В тридцати экспозиционных залах музея представлены богатая история и все многообразие природы Саратовского края.

В отделе природы – многочисленные палеонтологические находки, в том числе скелет ихтиозавра, диорамы с ландшафтами и обитателями природных зон области.

Исторический отдел открывается залами археологии, где представлены находки с памятников древнейшей истории. О культуре средневековых городов Золотой Орды рассказывают находки с Увекского городища. Экспонируются праздничные национальные костюмы населения Саратовского края, а также предметы, свидетельствующие о развитии промышленности, сельского хозяйства, науки и культуры.

Музей располагает уникальными мемориальными коллекциями Петра Столыпина, Юрия Гагарина, генетика Николая Вавилова, композитора Альфреда Шнитке, актеров Олега Табакова, Олега Янковского, Евгения Миронова, а также экспонатами, связанными с историей немцев Поволжья.