El edificio del museo consta de dos plantas más un sótano de estacionamiento. En la planta baja se alojan los servicios al público y de operación y en la planta alta las exposiciones permanentes. El museo presenta un panorama de la historia de México en torno a un tema central, “Tierra”, que muestra la gran diversidad de ecosistemas y la riqueza biológica de México. . El exposición histórica está organizada en cuatro grandes períodos: México Antiguo, Virreinato, Siglo XIX y México Moderno, en cada uno de los cuales se desarrollan tres ejes temáticos principales: sociedad y vida cotidiana; economía y tecnología; y ciencia, arte y cultura.

Las exposiciones se planearon con un carácter didáctico, tanto en su discurso como en su interpretación museográfica. Las colecciones del museo, formadas con objetos seleccionados por su significación y representatividad histórica, se apoyaron, de manera equilibrada, con múltiples medios museográficos que contextualizan épocas y temas, y proporcionan distintos niveles de lectura e información. La articulación de todos estos elementos conforma una museografía en la que se alternan experiencias emocionales e instancias racionales, ocasiones de demostración y de espectáculo, y que brinda la oportunidad de una participación activa de los visitantes. Las exposiciones se diseñaron en espacios continuos sin divisiones formales, para ofrecer perspectivas profundas y referencias visuales, tanto a al tema central, como a distintas secciones del conjunto. Desde el espacio central se puede acceder directamente a los inicios de cada período histórico, cuyos recorridos combinan momentos de continuidad visual con momentos de expectación y sorpresa.

La base del diseño consistió en establecer las adecuadas relaciones de jerarquía y escala entre los objetos y recursos expositivos, y entre estos y los espacios de exposición, mediante estructuras museográficas que armonizaran, con claridad, y con unidad espacial y formal, la presentación de tantos y tan diversos elementos, dispuestos en la secuencia obligada del discurso histórico.