山洞展厅面积为20000平方米，拱型顶上镶嵌265盏圆灯，构成繁星点点的景观。两侧两条光带，把展厅装点得更加宽敞明亮。
山洞展厅的展品从中国古代的航空发明与发现到当代使用的高空高速歼击机，从近代引进国外的航空器到国产的各种类型飞机，依照历史的时序陈列于大型展厅两侧。
另有苏联、美国、法国、日本、加拿大、捷克等国制造的多种型号飞机。其中，日本制造的99式高级教练机，苏联制造的波-2、拉-9、拉-11、图-2、雅克-12，美国制造的P-51、L-5等飞机均为世界航空珍品，具有极高的文物收藏和观赏价值。
露天展区面积为40000平方米，露天展厅主要陈列着世界各国制造的各种飞机，如毛泽东、周恩来、朱德在50、60年代乘坐过的飞机，斯大林送给毛泽东的生日礼物──图-4重型轰炸机，
研究拓展科教功能，开发高科技展览展示形式，并逐步发展成为首批国家一级博物馆，国家爱国主义、国防教育和科普教育基地 。
在"驼峰空运"、建设西藏、边界反击战中屡建战功的C-46大型运输机，参加"两航"起义的康维尔-240、C-47以及英国的子爵式、图-124、三叉戟等大型客机 。
其中，为纪念航空百年举办了"航空百年回顾展"及"中国空军装备发展历程回顾展"等活动，可激发人们对航空的热情，丰富人们的航空知识。