雨花台烈士纪念馆陈列着1927年至1949年牺牲在雨花台及南京地区革命烈士的生平史料。总体陈列分为四大版块：序厅、基本陈列、春满人间、多媒体。
序厅。序厅正面的红色大理石上，刻着由江泽民同志书写的“弘扬先烈精神，献身四化大业”的题词。左右两侧镶嵌着反映基本陈列时代背景的大型铜版画。
基本陈列。分为四个部分：秦淮寒夜、石城星火、神州放歌、迎接黎明。陈列将烈士个体置于某一历史背景或事件中，充分表现了中国共产党人团结奋斗、舍生忘死的群体形象。“秦淮寒夜”反映了侯绍裘等10余名烈士于“四·一二”反革命政变前夕，在南京与敌人顽强抗争的历史史实；“石城星火”介绍了“四·一二”以后以孙津川、李耘生、顾衡等为首的中共南京地下党组织在腥风血雨中，不屈不挠地与敌人斗争直至英勇献身的事迹；“神州放歌”讴歌了以恽代英、邓中夏、罗登贤等为代表的全国各地革命者前仆后继、血洒南京的壮丽诗篇；“迎接黎明”展示了以朱克靖、刘亚生、徐楚光等在解放战争的正面战场、隐蔽战线中的革命志士慷慨就义的英勇事迹。整个基本陈列以“百万雄师过大江”的渡江战役断后，结构紧凑，气势磅礴。
春满人间。用电脑喷绘的长卷、中心展台和灯箱展示了南京解放50年来“虎踞龙蟠今胜昔”的风采。
多媒体——狱中斗争、与烈士对话。采用了国内领先的高新技术，形象地再现了烈士们在监狱中的斗争情景，缩短了时空距离，使观众与置身于电视荧屏中的烈士的扮演者面对面地对话。观众的直接参与，增强了宣传教育效果。这种新颖的表现形式在全国尚属首创。陈列采用版面陈列与电脑陈列相结合的手法，除177位烈士史料上版陈列外，另有1342位烈士史料和名单储存于电脑中，观众可自行翻阅，有效地拓展了陈列空间，极大地丰富了陈列内涵。
整个陈列史料丰富，内容翔实；形式设计庄严、肃穆；多媒体系统、随身听讲解系统、灯光、音响系统以及著名艺术家创作的背景音乐和美术作品融合一体，营造了视听效果俱佳的氛围。
