馆内展厅共分三层，主要由一楼的原始社会——南北朝时期展厅、隋唐五代时期展厅、运河厅，二楼的两宋时期展厅、元明清时期展厅、百年老店、临时展厅，三楼的邮票展厅、书画厅组成。陈列品以历年杭州出土的珍贵、精品文物为主，全面又重点地反映了杭州的历史面貌，并运用先进的声、光、电技术丰富展示效能，营造出了感性直观的游览认知氛围。

该馆展品中有国宝级文物战国水晶杯、越窑褐彩青瓷汕灯，展出的国家二级以上文物共200余件，包括良渚时期玉石器、吴越石刻星象图等。馆内还运用各种高科技手段，展示宋代大运河沿岸模拟景观、杭州百年老店风情等。