西藏博物馆占地面积53959平方米，总建筑面积23508平方米，展厅面积10451平方米。馆区中轴线上依次坐落着序言厅、主展馆和文物库房。博物馆的墙体用花岗石砌就，上端为藏式女儿墙即镶嵌柽柳女墙，屋顶用琉璃瓦覆盖。内部结构采用现代结构体，朝阳一面镶有进口落地大玻璃，同时还装备了先进的监控和调温设备。
在展馆设置上，西藏博物馆的展厅由史前文化、不可分割的历史、文化艺术、民俗文化四大部分组成。其中，展馆区二层是西藏历史展览，三层是唐卡、动植物、玉石等专项展览和临时展览，而一层则是旅游纪念品商店。西藏博物馆有丰富的馆藏珍品，诸如各种类型的史前文化遗物，多种质地和造型的佛、菩萨人物造像，历代蘸金粉、银粉、珊瑚粉等手写的藏文典籍，历代中央政府颁给大活佛的金印，金瓶掣签仪式使用的金瓶和玉签，五彩纷呈的唐卡画，各种乐器、法器，具有鲜明的民族特色的手工艺品，别有风格的陶器等等。