馆内最引人目的展品是北京隆福寺万善正觉殿明代斗拱模型。这个高约2米的模型整呈现了"偷心造""计心造"等复杂构造，通过层层叠叠的拱件与枋木相互咬合，直观展示了斗拱如何将屋顶荷载传递至柱身的力学原理。与之对应的晋东南地区金代建筑中的"十字抱厦"榫卯节点，则以其精妙的受力平衡设计，诠释了中国古代建筑"墙倒屋不塌"的结构奥秘。
营造技艺的活态传承在博物馆的互动展区得到生动体现。观众可以通过触摸屏幕拆《营造法式》中记载的"材分制"比例体系，或亲自拼接不同形式的榫卯构件。西侧展厅陈列的清代官式建筑屋顶模型系统展示了庑殿、歇山、悬山等九种屋顶形式，黄色琉璃瓦与绿色剪边的搭配直观呈现了古代建筑的等级制度。东配殿的和玺彩画复原展示还原了故宫太和殿的金龙和玺彩画工艺，从地仗处理到沥粉贴金的26道工序，让观众得以窥见古代工匠的精湛技艺。而河南偃师二里头遗址宫殿复原模型则揭示了中国古代建筑"前朝后寝""中轴对称"布局的早期雏形，展现了华夏建筑文明的延续性。
漫步于这座集建筑实体与文化展示于一体的博物馆，仿佛穿越时空长廊。从半坡遗址的穴居雏形到明清故宫的雕梁画栋，从《营造法式》的文字记载到应县木塔的力学奇迹，中国古代建筑博物馆以实物为钥，锁了华夏文明中"天人合一"的营造密码。