一、图书室复原陈列
北疆博物院藏各类图书14000余册、地图900余张以及各类印版等文献资料。北疆图书涉及地质学、古生物学、古人类学、考古学、动物学、植物学等20多个学科，其中80%为外文语种，相当一部分都是当时世界顶级学术研究成果的代表性著作和当时在国际上颇具影响力的连续性期刊。此次展出的图书共2000余册，其中有法国动物学家、古生物学家乔治·居维叶的代表作《四足动物化石研究》（拉丁文，13册）、法国著名博物学家雷奥米尔的《昆虫史记》（法语版，1734）、18世纪最杰出科学家林奈的代表作《自然系统》以及19世纪意大利著名真菌学家萨卡杜的《真菌汇编》（拉丁文，26册） ，北疆博物院25年间最重要的学术成果《黄河白河十年实地调查记（1914-1923）》、《黄河白河十一年实地调查记（1923-1933）》是本次展出的最珍贵展品。
二、古生物库房复原陈列
古生物库房是按原北疆博物院南楼的古生物库房进行复原的。当年桑志华、德日进等人在我国西北、华北等地采集、发掘得到的岩矿、古生物、古人类标本及史前考古遗物送回北疆博物院后，均在古生物库房内进行修复整理、分类鉴定和科学研究。众多举世瞩目的对中国古生物学与史前研究领域起到奠基作用的研究成果都在此处完成，其中包括桑志华等人在甘肃庆阳、内蒙古萨拉乌苏、宁夏水洞沟、河北泥河湾及山西榆社等地的多次重大发现。
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三、北疆科学考察历程展（第一展室）
北疆科学考察历程展分为楼上楼下2个独立两个展室、两条线索分别对桑志华等人25年的科学考察历程加以展示。第一展室中，首先对北疆博物院25年科学考察历程进行全方位，多视角进行深度挖掘，在此基础上，重点对甘肃庆阳、内蒙萨拉乌苏、宁夏水洞沟、河北泥河湾及山西榆社五大地区进行的具有划时代意义的地质古生物与古人类科学考察进行了全景式的叙述，以大量的原始照片资料、桑志华等人的手稿笔记、标本实物以及图表等方式，再现北疆博物院25载栉风沐雨的科考历程，对北疆博物院所蕴含的科学态度与人文精神做出具象化阐释，生动地展示了北疆博物院在中国乃至世界科学发展史、博物馆发展史上具有的重要影响，更高层次诠释北疆博物院在中外自然科学领域的历史地位和影响以及可歌可赞的科学精神。
四、北疆科学考察历程展（第二展室）
北疆科学考察历程展第二展室，以大量的原始照片、资料、桑志华等人的手稿笔记、标本实物以及图表等方式，重点再现北疆博物院25年间持续不断的对我国黄河流域以北广大地区的动物和植物资源进行科学考察，多视角、全方位深度回顾了对我国滨海地区、华北地区以及西北地区的科考艰辛历程，伴随臻至的展出精品，在历史回顾中进一步诠释北疆博物院在中外自然科学领域的历史地位和影响以及可歌可赞的科学精神。
五、昆虫实验室
实验室是北疆博物院当年重要的标本整理及研究场所，昆虫实验室依据历史照片复原及部分工作场景重现，旨在展示北疆博物院当年昆虫整理与研究的工作场景，以此揭示北疆博物院当年科研人员严谨的科学精神，这里的一景一物不禁让人瞬间回到昔日的北疆博物院夜以继日的工作态度。
六、动物实验室
动物实验室是北疆博物院当年重要的动物标本整理和研究中心，当年桑志华等科研人员就是在这里对采集的动物标本进行初步防腐处理、分类整理、制作干制和针插标本等不同类型标本制作，展品包括时所使用过的标本玻璃瓶、解剖镜、解剖刀等实验工具以及当年科研人员在此工作的原始照片资料等。此外，实验室中还展出了当年北疆博物院使用过的卡片柜以及用于记录标本鉴定结果和分类的卡片等珍贵实物资料。
