本所收藏文物總計14萬餘件，其中在大陸時期發掘採集的考古遺物計12萬餘件。另有居延漢簡1 萬餘件、中國少數民族文物與文書2千餘件，以及內閣大庫明清檔案約31萬件等。
為展示典藏品，1986年始設歷史文物陳列館。1997年封館重新規劃整修，改善保存與展覽環境。自2002年重新開放以來，透過文物展示與各項活動，該館已成為本所與社會大眾交流的窗口。
館內展示打破傳統博物館陳列精品的概念，以突顯學術研究成果為重點，堪稱為「學術性博物館」。展區一樓為「考古空間」，呈現中國商周至戰國各時期墓葬出土資料；二樓為「歷史空間」，依史料類型分為：居延漢簡、珍藏圖書、內閣大庫檔案、中國西南民族、豐碑拓片、臺灣考古等六大主題展區。
該館不定期規劃各種特展、通俗演講，將本所歷來研究成果與社會大眾分享。