국립중앙과학관 야외전시장에는 비행기·프로펠러·에어보트 등의 대형전시물을 전시하고 휴식공간을 설치하였으며, 특별전시관에는 전국과학전람회 및 전국학생과학발명품경진대회 수상작품을 정기 전시하고 과학관 소장 전시품·희귀 소장품·각종 단체 특별전을 연다. 상설전시관에는 자연사·한국과학기술사·자연의 이해·자연의 이용 등 4개 분야 322개 주제로 4,200여 점의 전시물을 실물, 복원, 박제(剝製), 영상, 사진, 도해(圖解), 실험장치 등의 형태로 복합 전시하고 있다.

천체관은 돔형 건물로 70mm 대형 아스트로비전과 천체투영기 플라네타리움이 있다. 자연학습원은 총 10만 891㎡ 부지에 12㎞의 관찰로를 개설하여 주변에 각종 식물류(초본류 및 목본류)를 심었다. 아마추어 무선국(HAM)은 1992년 1월 16일에 개국하였으며 원하는 단체의 신청을 받아 공개 운영한다.

그외 새싹과학교실·탐구관 체험·수요실험교실·모형비행기 제작·성인컴퓨터교실 등의 과학교육프로그램을 운영하며, 주말별자리여행·천체과학교실·열린 관측회·자연사연구회·겨울철새 자연탐험대 등의 행사를 개최하고 있다.