共享大厅

共享大厅以“天地交割的地球家园”为主题。展厅中央展示华北龙，巴克龙等恐龙化石及复原模型。展厅正面巨型墙体为地层，展示地质演化和地球生命进化史。

地球厅

地球厅位于三层东侧，分为“我们的家园-地球”和“神秘的宇宙”两大部分，通过模型、模拟翻书、互动体验、科学实验等方式，观众可以了解地球的诞生、演变及运动，陆地与海洋的形成与变迁，宇宙和恒星的起源与演化等自然科学知识。

矿物岩石厅

矿物岩石厅位于三层西层，分为矿物岩石篇和宝玉石篇。矿物岩石篇从矿物岩石的分类、组成、特性等角度展示自然界中美丽的“石头”；宝玉石篇从自然科学的角度讲述矿物、岩石和宝玉石的关系以及宝石鉴赏，侧重介绍张家口地区的宝玉石和我国渊源的石文化历史。

古生物厅

以时间顺序和生物的进化规律两条线索，展示地球从无到有、从简单到复杂、从水生到陆生、从低级到高级螺旋式进化规律，系统介绍地球生命起源与演化。展厅还展出了张家口地区的古生物化石，特别着重展示了泥河湾生物群。

地质环境厅

主要突出张家口地质特征和环境特点，包括地理地貌、地质环境、地质遗迹以及在张家口常见的地质灾害，同时使观众了解地质灾害的知识，树立正确的环保意识以及灾害自救意识。

资源

展示了我国矿产、土地、水、生物等自然资源概况及其开发利用的情况，主要突出张家口市自然资源现状。