西北大学博物馆是一所依托学校优势学科和教育资源建立的集人文与自然、艺术与科学、历史与现代为一体的综合性博物馆，总建筑面积15000平方米，位于西北大学太白校区。现有文物、标本、化石等各类藏品20000余件，已面向社会公众免费开放。

博物馆自2012年开馆以来，充分发挥着西北大学百年薪火相传下的学科特色和藏品优势，突出“文明之光”主题，将“科技文明”“生态文明”以及“人类文明”进行独具匠心的展示，让观众于咫尺间，得以窥探亿万年沧海桑田波澜壮阔的地球生命奇观，欣赏万千林壑深处绚烂多姿的物种繁衍画卷，触摸千百代华夏腹地史诗般的文明创造菁华，追寻百余载郁郁学府薪火承传的艰苦奋斗历程。

目前，博物馆下设6个常设分馆。其中，校史馆以肇始发源、百折不回、旧貌新颜、繁荣发展、奋进新时代、师资队伍建设、文明精粹、国际交流、党的建设与精神文明、英才辈出、殷切期望等11部分内容，展现百廿老校沧桑巨变、杰出人物、丰硕成果和文明校园。

地球馆以“科技文明之光”为主题，展示了构造地质、早期生命演化、前寒武纪地质、造山带与盆地、新生代地质与环境、含油气盆地地质、油层物理和油藏地质以及黄土研究等诸多专业的研究成果，将秦岭造山带及其资源环境效应、寒武纪大爆发时期古生物化石和古脊椎动物化石等内容运用科技手段进行复原，并分为3个专题进行展出。

生物馆以“生态文明之光”为主题，展示了自1924年西北大学创建生物学科以来的研究成果，充分反映了西北大学师生对我国生态系统的发现、保护、研究的历程，是一座具有科学性、知识性、观赏性和趣味性的科普场馆。

历史馆前身是1945年成立的民国政府教育部西北艺术文物考察团文物室，以“人类文明之光”为主题，将科技、文明、生态、历史发展等集成于此，展现陕西及西北地区史前文化发展与文明起源、周秦汉唐盛世文明风貌、中外各族文明交往及西北大学校园考古成果。

丝绸之路考古馆全面展现了在习近平总书记亲切关怀下，在习近平文化思想指引下，西北大学丝绸之路考古工作在学术研究、人文交流、国际影响等方面取得的成果。展览共分六个部分，展现了西北大学考古学科发展历程与现状、中亚考古队从东天山到西天山艰苦卓绝的考古考察发掘过程和取得的丰硕成果，以及西大考古人学术报国、自觉践行“一带一路”倡议，促进文化交流、民心相通的先进事迹。

贾平凹文学馆展现了当代著名作家贾平凹的文学生涯和丰硕著述，是以贾平凹和现当代文学为主要研究对象，集学术研究与交流、学刊编辑、创意写作教育、文学展览及文化传播等多种职能为一体的综合性平台。

此外，博物馆还设有“丝绸之路遗珍馆”“侯伯宇先进事迹展览馆”及“岳钰佛教美术馆”3个专题陈列馆，已经形成了基本陈列、专题陈列和临时展览互为补充的陈列体系。