新馆建成后，根据甘肃省文物特点和优势，向社会推出“甘肃彩陶”、“甘肃丝绸之路文明”、“甘肃古生物化石”三个常设主题展览，并在2007年荣获“第七届全国博物馆十大陈列展览精品奖”。
甘肃彩陶展厅
甘肃位于我国西北地区黄土高原、青藏高原和蒙新高原交会处，地处黄河流域上游，省内蕴藏着十分丰富的古文化遗存，是中华文明的发祥地之一。甘肃是我国的彩陶大省，素有“彩陶之乡”美誉。省内史前遗迹分布之密集，文化内涵之丰富，出土器物数量之众、品位之高，在世界彩陶文化中占有无与伦比的地位。甘肃秦安大地湾遗址保存有完整的仰韶文化早、中、晚期堆积，内容同豫、陕二省仰韶文化遗存相吻合，为解决仰韶文化起源问题提供了重要线索。近一个世纪的考古研究显示，甘肃是中国彩陶的发祥地，是我国新石器时期彩陶文化持续时间最长、类型最为众多、器型最为丰富、制作最为精致、图案最为绚丽、艺术价值极高的地区。“甘肃彩陶”展厅中大地湾文化、仰韶文化、马家窑文化及青铜时代诸文化彩陶交相辉映，最引人瞩目的有宽带纹三足彩陶钵、人头形器口彩陶瓶和著名的大地湾地画等。
甘肃丝绸之路文明展厅
驼铃阵阵，羌笛悠扬。丝绸之路的开拓与发展，东西文化的交融与碰撞，在甘肃留下了无数璀璨瑰丽的历史文化艺术珍品，呈现出了古代文明的辉煌。“甘肃丝绸之路文明”展厅集中展示了420余件系统反映古丝绸之路的精美文物，包括北方草原文化青铜器、铜奔马及仪仗队、汉唐丝织品、佛教造像、金银器、唐三彩、元青花等丰富多彩的文化遗产。
甘肃古生物化石展厅
“甘肃古生物化石”展厅是以地球生命演化史为主线，陈列展出了大量甘肃境内发现的古生物化石标本，包括地球厅、海洋动物厅、恐龙厅，黄河古象厅四个分展厅。分别介绍了地球与生命进化和地质时期古生代、中生代、新生代发现的各类古生物化石，以及它们的生活环境和相关知识。
其他临时展览
多年来甘肃省博物馆陆续推出了《甘肃佛教金铜造像展》、《甘肃古代书法艺术展》、《敦煌藏经洞发现百年特别展》、《台北故宫博物院珍藏书画展》、《甘肃精神》、《抗震救灾图片展》、《新干大洋洲商代青铜器精品展》、《新疆丝绸之路文物精华展》、《野生动物——人类的自然遗产》、《新中国成立60年甘肃考古发现成果展》等主题鲜明、展品丰富、社会反响热烈的一系列展览，并根据社会与观众的需要举办了各种临时性展览。此外，博物馆社会教育部门还组织博物馆志愿者开展“博物馆之友”活动，举办科普讲座，专家讲解，“送文物进校园、进军营”以及开展各类丰富多彩的社教活动为博物馆教育工作的创新与实践提供了广阔的平台。
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