展馆从全国20多个省区市及香港特别行政区，征集1300多件实体文物。有人说，中国工业博物馆可当之无愧的堪称世界工业博物馆，在馆内有多项“工业之最”，如世界最大口径的铸管、最大的超高压断路器壳体、最大的立车横梁铸件、最薄的铸件。在展馆里更有许多“中国第一” 中国第一个铸造用机械手、第一个自主研发的馆模、第一根超高压的样管、第一台万能钻床……这些与工业有关的珍贵藏品带着时代的烙印与记忆，特别是一些关于工业的人文物件，如老式自行车、工作服、缝纫机、收音机等引发参观者的强烈共鸣。

展馆设置通史馆、机床馆、铸造馆、重装馆、机电馆、冶金馆、铁西馆七个场馆，穿行于各个展馆，散发着机油味、坚硬而冰冷的铁家伙们，在展馆的各个角落静静诉说曾经的过往，再现了中国工业发展的轨迹和世界工业发展的历史。