大庆博物馆于2011年11月22日完成布展后正式对外开放，主要陈列展示的内容有“东北第四纪自然环境陈列”、“东北第四纪哺乳动物陈列”、“大庆地区古代人类文明陈列”，是集古环境、古动物与古人类为一体的综合性博物馆。展馆总建筑面积为18700平方米，展厅面积为12000平方米，馆藏化石10余万件，物种达43种。填补了国内东北第四纪哺乳动物化石系统收藏的空白，是全国乃至世界上专业性收藏猛犸象、披毛犀动物群化石种属较全、数量较多、品质较好的博物馆之一。目前，大庆博物馆年接待观众量达到80多万人。

在我们的展厅当中有20余架猛犸象化石组成的猛犸象群，昂首领先的两具“第四纪真猛犸象化石”尽显王者之风，它们就是“镇馆之宝”。这两架化石同一个体化石含量达90%以上，整体脊椎骨、肢骨、肋骨、脚趾骨化石保存完好，小一点的系幼年雌性个体，大一点的系中年雄性个体。
据专家考证，6500万年前，地球进入了新生代，这是地球历史的最新阶段，而第四纪是新生代最后一个纪，它也是地球历史上最特殊的一个历史时期，第四纪哺乳动物的进化在此阶段最为明显，而人类的出现与进化则更是第四纪最重要的事件之一。作为地球历史上特殊的一个时期，第四纪也是东北地区地质年代非常凸显的一个时期。关于第四纪古大湖的研究，专家们一致认为：在大庆地区，远古时期出现了古大湖，后来到第四纪期间大湖有扩张，然后逐步萎缩，出现了大庆这样一个典型的地质地貌环境，就是以草原、湿地、湖泊为核心的环境。所以，大庆也被称为“百湖之城”。
近十几年来，第四纪古动物化石在中国东北地区尤其是大庆周边被大量发现，我们紧紧抓住这个契机，集中收藏了大量第四纪动物的古化石。

经过考古专家们的调查发现，第四纪的动物大概有40多种。关于动物灭绝的原因，专家给出的结论以“自然环境灭绝”为主，可能是由于气候环境的变化导致了动物的迁徙和大量灭绝。目前，还有很多第四纪动物和人类在这个地区伴生，给我们提出了一个非常深刻的话题，就是人们要保护环境、珍惜野生动物，使人类赖以生存的家园能够更和谐、美好。

自2011年正式开放以来，我们紧紧抓住陈列内容展示的突破，开展了丰富多彩的科普活动和宣教活动，吸引了大量观众来大庆博物馆参观，除了大庆本地的一些观众之外，全国各地的旅游团体也纷纷走进展馆，使我们的陈列展示真正面向全国观众。我们还特意为孩子们策划并开展了“少儿美术创意写生活动”、“我是小小讲解员”、“环境保护志愿传”等紧扣国际博物馆日、科技活动周和世界环境日主题的活动，这些都成为了我们大庆博物馆的活动亮点。每年还吸引了大量的中小学生参与研学活动，就连幼儿园的孩子们都在老师、家长的带领下多次走进博物馆。只有让孩子们更多地了解大庆的历史，了解大庆的文化，才能从心中去热爱大庆、热爱美丽富饶的黑土地。同时，我们还积极引进展览，充分发挥博物馆的社会宣教作用，传播中国各民族和地域的丰富历史文化。
在网络与实体展馆结合方面，我们也采取了很多办法。我们开辟了大庆博物馆官方网站，建立了“网上庆博”和微信平台。同时，与社会各界开展了大量丰富的线上线下活动，尤其是近两年来，我们针对社会各界团体、中小学生和一些特殊人群，开展了书法、绘画、线上线下参观、第四纪探秘等一系列线上线下相互补充的趣味活动，丰富了实体展馆和网上博物馆的结合。

从前的大庆博物馆，仅仅是一座默默无闻的低矮平房，没有展示场所，没有馆藏品，如何去发挥博物馆的收藏、展示、研究功能？如何去精彩、完整地展示城市历史和城市特色？这是一个需要勇气、智慧和努力才能解决的难题，更是大庆博物馆多年来孜孜以求的目标和使命。我们独辟蹊径，确立了可操作性强又极具发展前景的东北第四纪课题，全面推动收藏、展示、研究工作，深入挖掘、研究大庆地区古自然环境变迁史、古动物生息演化史及古人类发展活动史，实现了跨越式发展。从零收藏到馆藏化石10余万件，填补了东北第四纪古生物化石系统收藏的空白，从无陈列展示到建成国内首家集古环境、古动物与古人类为一体的综合性博物馆，填补了大庆市没有综合性博物馆的空白，并于2017年成功跻身“国家一级博物馆”的行列。