博物馆建筑分为三层，一层设有办公区、文物保管区和农耕与民俗陈列展厅，二层有四个展厅，三层则展示石家庄的历史发展和文化。自2008年起，石家庄市博物馆开始免费开放，举办各类书法、美术、摄影等艺术展览，累计超过430次，接待观众数达60万人次。博物馆现有馆藏文物4535件，其中包括20件国家一级文物，219件二级文物和1435件三级文物，品类丰富多样，包括书法、绘画、陶瓷、碑帖、玉器、钱币、造像、服饰、铜器和杂项等。这些藏品的来源独特，主要是在抗日战争和解放战争时期，由中央直属机关、晋冀鲁豫边区政府和晋察冀边区政府在艰难环境中搜集而来。