陕西自然博物馆的展览主题涵盖了生命科学、地质、古生物、生态和科技五大领域。其中，生命科学将成为其主要特色，生态则是陕西的显著优势。博物馆的目标是打造一座“国内一流，国际接轨”的博物馆，建成后将成为大自然的博览中心、科技文化的载体和孵化平台，同时也是环保宣传的重要基地，科学研究中心和科普教育的中心。博物馆将通过一系列展览和活动，展示自然界的奥秘和科技发展的成果。生命科学馆将重点展示动植物的生命过程，地质馆将通过岩石和矿物的展示，揭示地球的形成和演变，古生物馆则通过化石的展示，带领参观者穿越时空，领略远古生物的风貌。生态馆将通过展示生态系统，强调人与自然的和谐共处，科技馆则通过互动体验，展示科技的魅力。