中国农业博物馆作为国家级专业博物馆，保存了较为丰富的农业文物、标本、古籍和传统农具等各类藏品近5万件，其中文物2万余件，珍贵古籍图书3万余册。以新石器为主的石器类文物、以陶明器和彩陶为主的陶器类文物、以青铜生产工具为代表的青铜器、以铁制生产工具为代表的铁器类文物、以及传统农具、砚台、古代丝织品、粮票、农业宣传画等类文物藏品已经形成系列和特色，部分门类藏品的实力在全国也名列前茅。
石器，农博收藏有新石器时期的石斧、石锛、石凿、石铲、石磨盘、石磨棒等文物约200余件。陶器有彩陶、素陶、元黑陶、彩绘陶、单色釉陶、复彩釉陶、唐三彩等几大类，其中除彩陶以外，其他类型以明器居多。青铜器大约100余件，包括兵器、生活用具或礼器，其中商代的青铜甗(yǎn)、爵，西周晚期的青铜鼎、簋、鬲，战国的青铜编钟、青铜釜、鍪(móu)、匜(yí)，都有较高价值，属难得珍品。铁制农具300余件，以出土的辽金时代我国北方铁器为主。传统农具5000余件，范围覆盖全国除台湾省以外的30个省区，是中国收藏传统农具最多最全的机构。农业宣传画2000多幅，是目前已知收藏农业宣传画最多的机构。其中不乏著名画家，如金梅生、韩美林、戈湘岚、刘文西等的获奖作品和代表作。农博是目前国内收藏农业古籍最多的博物馆，也是国内三大农业古籍收藏单位之一，馆藏文献已达近7万册，珍品特藏近3万册。农博馆收藏的自然标本主要包括三大类，珍稀动物标本、珍贵植物标本和全国土壤标本，其中珍贵自然标本3000余件。农博共征集土壤标本120多个类型226块，是我国土壤标本的“集大成者“，称得上是我国有史以来最丰富的土壤标本库，也形成了农博极富农业科研价值的土壤标本系列。
中华农业文明陈列
《中华农业文明陈列》在2号馆和4号馆，陈列面积约4850平方米。展线900余延米，文物展品1000多件套，该陈列主要内容包括，贯穿古今万余年的中国农业历史，展示古代农业的“四大发明”、近代农业的特点和发展脉络、当代农业科技的进步。陈列由序厅和农业文明的演进、犁锄镰磨的发明与传承、水利工程与水的利用、养殖业的起源与发展、纺织技术的起源与传播、西学东渐与实验农学、前进中的共和国农业等八个专题组成。
中国传统农具陈列
中国传统农具陈列是一个最具特色的农业文化题材的陈列。传统农具是中国农业历史发展过程中的产物，是农业物质文化的重要组成部分。我国农具经历了一个不断丰富发展的过程，在材质上，由木石发展为青铜，再进而发展为铁制。在功能上，从原始的掘挖、脱粒发展为整地、播种、中耕、灌溉、收获、加工及收藏等多种农具，在动力上，由人力发展为畜力、水力，由简单发展为复杂。传统农具陈列馆的展品是农业博物馆研究人员在二十多年的田野调查、收集、整理、研究的基础上，从全国各地征集4000多件不同功用、类型、式样的传统农具精选出来的。为了清晰展示我国传统农具的成就，传统农具陈列按照农业生产的具体工序，分整地、播种、田间管理、灌溉、收获、运输、脱粒、加工、称量九个单元来展示。展示面积400平方米，主展线98延米，文物展品150多件套。
青少年科普陈列
青少年农业科普馆是中国农业博物馆推出的一个适合青少年特点的展览，它应该称得上是农博中最好玩、最有趣的展馆啦。别看它的面积只有650平方米，但集声、光、电等一系列先进的展示手段于一身，绝对会让你拥有超乎一般的参观体验。科普馆在展示内容上分为农业与生产、农业与生活、农业与环境三个部分。整个展厅内部都以绿色为主，分割成大小不同样式各异的小空间，那些生动的图案、绚丽的装饰，让人置身其中仿佛来到了另一个奇妙的世界。
进入展厅，最引人注目的要算是正中央那台四四方方的大柜了，它的下半部分是黑色的，上面部分则四面透明。事实上，这个大家伙有一个很酷的名字，叫做360度幻影成像，又称为全息成像。站在周围，你会惊讶地看到在上半部透明的空间里出现了色彩鲜艳的发光立体人物，他们不但会说话，还和我们普通人类一样有表情、能活动，只是身材要比我们矮小很多。360度幻影成像可是高科技产物，它的原理是利用多个光学镜面组合出一个倒金字塔形的半透明空间，系统再将三维动态影像悬浮于该空间的中心部位，这样观众就可以从四周任意位置观察到悬浮的立体影像了。馆内的幻影成像系统虚拟了一个好奇的小男孩和一位无所不知的博士，听一听他们的对话，你就会对太空育种、克隆技术、卫星遥感等高新技术在农业上的应用有更多的了解、产生更大的兴趣。如果没有亲自体会，你是无法真正感受到幻影成像的奇特魅力的，它产生的图像栩栩如生、真假难辩，悬浮在半空中却又无法触及。
中国土壤陈列馆
土地是人类赖以生存的基础，是农业最基本的生产资料。我国幅员辽阔，是世界上土壤类型最多的国家之一。中国农业博物馆土壤陈列馆汇集了我国主要的土壤资源类型，展示了数十种代表我国主要土壤类型的整段标本。它是至今为止我国唯一一套涵盖土壤类型最多、制作技术最为先进、保存最为完整的土壤标本，是中国农业博物馆具有代表意义且自成体系的一套藏品。陈列面积约400平方米，是中国农业博物馆中华农业文明基本陈列的补充。
中国土壤馆以土壤标本为主要载体，辅助以典型特征的相关农作物，利用文字、图表、模型、绘画、音像和多媒体技术，以及一些互动项目，介绍土壤的相关知识，展示土壤与农业、土壤与人之间的相互关系，全方位增强观众对土壤的认知，培养观众对我国丰富的土壤资源的自豪感，唤醒观众对我国严重的土壤问题的危机感，逐步培养保护土壤、保护环境的意识，加强对人类自身生存环境的关注。
三幕影院“三幕影院”是中国农业博物馆改陈项目的亮点工程之一。它是目前国内外独有的特色影视平台，也是拥有独立知识产权的核心播放引擎平台。影院通过科技手段将穹幕、环幕、地幕三幕集于一体，与多幕投影系统相结合，以高度清晰的画面，全方位占据观众的视野。以其独特的视觉冲击力、环绕立体声效，为观众带来极强的沉浸感、体验感，观众犹如置身于影片之中，以一种震撼的感受、全新的视角走进现实中无法“到达”的宏观世界、微观世界、远古时代和未来时空。
“三幕影院”将穹幕、环幕、地幕有机地融为一体，为观众创造出一种具有全方位沉浸感的崭新体验。首先，穹幕银幕是宽银幕发展到极限，转而又向天空发展而成的，它就像个穹庐一样把观众罩在里面，好像半个巨大的球罩在地上似的，观众通过专用的地道进入球体之中看电影。它采用鱼眼放映镜头，水平放映角达到180度，垂直放映角达128度，使用鱼眼镜头放映的穹幕电影，是目前观众视野最大的一种电影，因而特别适宜用来表现太空宇航、天文、海洋海底等内容，可以说，穹幕电影是当代极具表现力和感染力的科普教育手段之一。
室外展园
走进中国农业博物馆犹如走进了一座城市花园。它的绿化面积达14万平方米，超过总占地面积的一半。馆内楼台交错、亭廊迂回、湖光粼粼、绿树成荫的优美环境，与古典式建筑群相得益彰，融为一体，堪称繁华都市的桃源胜地，是国内不可多得的园林式博物馆。
建馆初期，中国农业博物馆的园林规划和布局是按照“农业博物馆”和“植物园”两大类型进行的。经过几十年的精心管理和培育，馆区内植物种类异常丰富，可称为“立体的农业百科书”。
这里有姿态优美，春夏翠绿，深秋金黄的银杏树，它是世界上最古老的树种之一，也是中国四大长寿观赏树种(松、柏、槐、银杏)之一。该物种已被列为国家Ⅰ级重点保护野生植物。
中国农业博物馆作为国家级专业博物馆，保存了较为丰富的农业文物、标本、古籍和传统农具等各类藏品近5万件。其中文物20000余件，珍贵古籍图书30000余册。以新石器为主的石器类文物、以陶明器和彩陶为主的陶器类文物、以青铜生产工具为代表的青铜器、以铁制生产工具为代表的铁器类文物、传统农具、砚台、古代丝织品、粮票、农业宣传画等类文物藏品已经形成系列和特色，有的藏品门类实力在全国也名列前茅。除上规模成系列的文物藏品门类而外，农博还有一些其它杂项的文物精品。
