國家級展館，分為：序幕廳、文物廳、民俗廳、蠶桑廳、制絲廳、絲織廳、印染廳、現代成就廳、以及友誼商場等部分，全面展示了中國絲綢文化的歷史與現實面貌。
    主廳講述的是一個關于中國絲綢的故事，主要講述絲綢的起源和發展、絲綢的主要種類、絲綢之路及絲綢在古代社會生活中占據的地位。
    染織廳和現代成就廳分別展示了古代織機發展的歷程和新中國成立后我國在絲綢生產、科研和對外貿易上所取得的輝煌成就。館內還設有臨展廳，舉辦各類臨時專題展覽。 
    館內還設有五個各具特色的絲綢商場、小賣部、茶室等附屬設施。
（1）序廳　　 引導觀眾進入主題的序廳，起著凸現博物館的特性和桑蠶絲帛主題的作用：大廳正中的蠶繭抽象模型、  中國絲綢博物館
其背后繡的桑葉紋理的巨大亂針繡、絲筒吊頂、象征經緯線平紋交織的木格柵和左右兩側的玻璃版面分別簡要介紹蠶、桑、絲、綢和絲綢年表，使觀眾在參觀之始就對絲綢生產及中西絲綢發展史有一個初步的認識，為理解后面的展覽提供技術支持。 　　

（2）絲綢廳 　　陳列分“前言”、“絲綢的起源與發展”、“絢麗多彩的中國絲綢”三部分講述絲綢的發展歷史和絢麗多姿的織染繡品。1、“絲綢的起源與發展”通過“起源與初創——創新與成熟-融匯與發展”子單元的展品與圖板的有機結合，展現中國絲綢五千年發展史的三個重要階段。2、“絢麗多彩的中國絲綢”分“形形色色的絲織品種——五彩繽紛的印染織物——美輪美奐的絲綢繡品——寓意豐富的絲綢紋樣”四部分，通過展示綾、羅、綢、緞、錦等歷代織繡精品、明清官營織造匹料及絲綢品種的組織結構放大模型，并安置織物觀察臺和“繡房”場景，更生動直觀地向觀眾解答什么是綾、羅、綢、緞，什么是織、染、繡。 　　

（3）絲綢之路連廊 　　通過大型古代絲綢之路地圖和絲路出土的漢唐織物珍品的展示，再現了著名的草原陸路絲路、海上絲路等四條絲路的具體走向及新航路開辟后的絲綢之路和它們所帶來的中西方文化的交融。為彌補絲綢之路內容在靜態場景的不足，精心制作了絲綢之路DVD錄像片，并在展區中開辟小放映室播放該片。 　　

（4）服飾廳 　　分“遵神循禮——錦衣繡服——家常日用”三部分，以絲綢服飾與歷代微縮服裝人物模型、圖板、象征性復原場景相結合的形式，形象地詮釋絲綢在古代社會的功用，展現戰國至清代流行的襖裙袍服、補服、龍袍等宮廷華服和家常日用繡品。 　　

（5）蠶桑廳 　　主要展示蠶的自然屬性，采用科普教育的半封閉式陳列，通過“神奇的變化”、“家蠶最愛吃桑葉”、“蠶體的奧秘”、“蠶繭”、“蠶絲”、“美麗的吐絲昆蟲”、“蠶農的家園”、“蠶桑利用”等八個方面揭示從蠶到絲的奧秘。以桑、蠶、蛾標本與色澤艷麗圖板為主要展陳手段，大量采用多媒體形式，安置了數臺觸摸屏來展示蠶選擇桑、蠶結繭過程、蠶器官及蠶鄉蠶俗。 　　

（6）染織廳 　　以絲綢的織造、染色工藝為主線，以織具模型形象生動地讓觀眾了解中國古代絲綢染織生產過程。展覽分“工藝中國絲綢博物館流程”、“絲線加工”、“機杼原理”、“織機脈絡”、“染色體系”五部分。此廳還設立“學習園地”展區，觀眾可在此動手制作絲綢工藝品，切身感受絲綢手工制作帶來的無窮樂趣。同時在多媒體上安裝“ZIS素織物計算機設計系統”，觀眾可以在專業人員的指導下進行織物組織和織物圖案的設計，以培養觀眾的紡織品設計興趣。 　　

（7）織造坊 　　這是一個全開放式陳列廳，以織機的現場操作表演為主，展示目前仍在生產的民族、民間織機及復原的古代織機。按復原織機、江南染織、少數民族織機為主題來安排13臺種類各異的織機，動態的表演展現了我國古代織機的高超技藝，具有強烈的感染效果。