Phân khu 1 - Giai đoạn Kháng chiến và kiến quốc (1945-1954): Tái hiện vai trò của khoa học, kỹ thuật, bưu điện và thông tin liên lạc trong sự nghiệp kháng chiến giành độc lập dân tộc, thể hiện tinh thần phụng sự Tổ quốc và sáng tạo trong điều kiện kháng chiến gian khổ.
Phân khu này giới thiệu một số hoạt động kỹ thuật phục vụ kháng chiến như sáng kiến chế tạo công cụ, vật tư kỹ thuật, công tác quân y, thông tin liên lạc; hệ thống bưu điện kháng chiến bao gồm các trạm truyền tin quân sự và dân sự; tư liệu hình ảnh, hiện vật về những người làm công tác kỹ thuật và thông tin liên lạc trong thời kỳ đầu của cách mạng. Bên cạnh đó, Phân khu 1 còn trưng bày một số đầu sách lịch sử, bản sao tư liệu kháng chiến và hiện vật tiêu biểu được lưu giữ từ thời kỳ này.
Phân khu 2 - Giai đoạn Giải phóng miền Nam, thống nhất Đất nước và xây dựng CNXH ở miền Bắc (1954-1975): Khẳng định vai trò của ngành KH&CN và bưu điện trong sự nghiệp xây dựng miền Bắc xã hội chủ nghĩa, đồng thời chi viện hiệu quả cho chiến trường miền Nam.
Nội dung trưng bày thể hiện rõ các kết quả ứng dụng KH&CN trong sản xuất nông nghiệp, quốc phòng, thông tin liên lạc, quân y; các chương trình nghiên cứu có tính định hướng của Nhà nước; hệ thống tổ chức ngành KH&CN được hình thành. Đặc biệt, hệ thống truyền thông bưu điện toàn quốc với các trạm vi ba, mạng điện thoại hữu tuyến được tái hiện như một phần không thể thiếu trong hạ tầng kỹ thuật và thông tin liên lạc thời kỳ này.
Phân khu 3 - Giai đoạn tiền Đổi mới (1975-1986): Ghi nhận những nỗ lực của ngành KH&CN, bưu chính và viễn thông trong giai đoạn đất nước đối mặt với nhiều khó khăn về kinh tế, hậu quả chiến tranh và bối cảnh quốc tế phức tạp. Đây là thời kỳ vừa duy trì hoạt động nghiên cứu ứng dụng thiết yếu cho sản xuất và đời sống, vừa đặt nền móng cho cải cách và đổi mới thể chế KH&CN sau này.
Phân khu này trưng bày các thành tựu KH&CN trong bối cảnh phục hồi sau chiến tranh, xây dựng chủ nghĩa xã hội trên cả nước cùng sự phát triển hạ tầng viễn thông, bưu chính như tổng đài cơ khí, thư tín quốc tế và phổ cập bưu chính.
Phân khu 4 - Giai đoạn Đổi mới và Hội nhập (1986-2025): Nhấn mạnh vai trò then chốt, toàn diện của khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số trong quá trình phát triển đất nước giai đoạn Đổi mới, công nghiệp hóa hiện đại hóa và hội nhập quốc tế.
Các sản phẩm được giới thiệu, trưng bày gồm: Sản phẩm từ các chương trình KH&CN trọng điểm cấp quốc gia; các sản phẩm có tính ứng dụng tiêu biểu đóng góp nổi bật vào phát triển kinh tế - xã hội và nâng cao đời sống nhân dân trong các lĩnh vực khoa học tự nhiên, xã hội nhân văn, kỹ thuật công nghệ (siêu máy tính, công nghệ 5G, vệ tinh quốc gia…), nông nghiệp, y dược (vắc-xin); các thành tựu có đóng góp nổi bật thúc đẩy phát triển hệ sinh thái ĐMST, chính phủ số, kinh tế số, xã hội số; các doanh nghiệp kỳ lân công nghệ Việt Nam; các doanh nghiệp "Make in Vietnam" tiêu biểu.
Phân khu 5 - Kỷ nguyên mới (từ 2025 trở đi): Hướng tới truyền tải tầm nhìn chiến lược về phát triển KH, CN, ĐMST và CĐS của Việt Nam trong giai đoạn 2025-2045. Thông qua trình diễn các công nghệ tiên phong với tính tương tác cao, phân khu này khơi dậy cảm hứng sáng tạo và tinh thần kiến tạo tương lai, đặc biệt với giới trẻ, lực lượng trí thức và cộng đồng doanh nghiệp.
Các phân khu được thiết kế theo hướng không gian mở, tích hợp trưng bày đa dạng sách, poster, mô hình, hiện vật và sản phẩm KH&CN tiêu biểu, gắn với thiết bị trình chiếu, tra cứu, và dữ liệu số hóa.
Thông tin về lãnh đạo ngành KH&CN, Thông tin và Truyền thông qua các thời kỳ và các nhà khoa học tiêu biểu được thiết kế lồng ghép trực quan tại các phân khu và bố trí điểm tra cứu riêng. Một số phân khu được tích hợp thiết bị truy cập cơ sở dữ liệu quốc gia về KH&CN (vista.gov.vn) nhằm tăng tính tương tác và lan tỏa giá trị tri thức.