该馆包括徐州古代军事史展厅、秦汉军事发展史展厅、汉兵马俑军阵展厅等。徐州市博物馆馆长刘延德称,这将是中国第一座古代军事史博物馆。
现代化陈列展厅地上部分为两层,第一层为徐州古代军事史陈列展厅,它利用先进的声、光、电等陈列手段,全面展示徐州古代军事战争的产生、发展和独特的历史面貌;第二层为兵马俑陈列展厅,介绍兵马俑的产生历史背景、发展演变、制作工艺及艺术价值,着重向观众陈列展示秦汉军事史、兵制史、作战史和实战兵器等。
徐州古代军事博物馆现代陈列展厅的地下层,为汉兵马俑坑军阵原址展厅,改建后的汉兵马俑遗址展厅将把徐州汉兵马俑的整体全貌展示出来。为此,将休整二号坑,发掘三号坑,复原四号坑。