巴彦淖尔市地质博物馆是我市第一个面向公众开放的自然科学博物馆。地质博物馆于2011年6月底完成全部布展工作，博物馆建筑面积3000㎡，布展面积达到4100㎡。2011年7月3日在巴彦淖尔地质公园开园揭碑后，博物馆正式对外开放。博物馆共分3个展厅。
一楼恐龙王国展厅主要介绍巴音满都呼地区恐龙和恐龙足迹。分别布展介绍了巴彦淖尔恐龙；恐龙之名的由来；恐龙的分类；最早恐龙的发现；恐龙的繁盛；恐龙灭绝假说等。实物布展有恐龙模型、恐龙化石及恐龙互动游戏。4D动感影院通过在视觉、听觉、触觉等方面的多种先进技术，给观众以逼真震撼的视听感受，地台沙盘展示了巴彦淖尔交通、水利、能源、地形、地貌等。
二楼地质公园展厅主要介绍公园的地质特征和河套文化。以实景形式对各大园区进行展示：有石林、丹霞地貌、乌梁素海、乌兰布和沙漠、三盛公水利枢纽工程、黄河公路大桥等。地球厅形象的将地球演变的历史比作24小时，介绍了各个阶段生命的形成演化，通过投影设备太阳系八大行星轨迹及各大行星体积、温度等。卫星影像地台展示了黄河流经巴彦淖尔市的途径和能体现河套人民战天斗地改变农耕灌溉条件而人工挖掘的总干渠（二黄河）。展示巴彦淖尔河套文化有阴山岩画、汉代古陶、宗教寺院、秦汉长城、河套特产等。
三楼矿产资源展厅主要介绍巴彦淖尔市矿产资源。主要介绍矿产的概念、矿产的分类、互动项目，巴彦淖尔矿产资源类型及储量。实物布展有各类矿产标本，增设了观赏石展厅从我市观赏石文化产业的发展来看，观赏石以其天然性、艺术性、趣味性、稀有性、科学性和区域性等诸多特性，而具有不可估量的艺术价值、观赏价值、科学价值、收藏价值和经济价值。
目前，根据国土资源部《关于开展第六批国家地质公园申报审批工作的公告》（2011年第24号公告），国家地质公园评审委员会于2011年11月11日-14日组织召开了第六批国家地质公园资格评审会。根据评审结果，2012年4月23日国土资源部授予巴彦淖尔地质公园建设国家级地质公园资格。地质博物馆于2012年12月被自治区旅游局评定为AAA级旅游景区。
