博物馆地处市中心繁华地段的庆阳路240号，依明代白衣寺旧址而建。占地面积4578.6平方米，建筑总面积5712.9平方米,其中展厅面积3602平方米。
馆内白衣寺塔具有400多年的历史，始建于明，1981年定为省级文物保护单位；大门为原江西会馆享殿（铁柱宫），清代建筑，为省级文物保护单位。
兰州市博物馆作为地方性博物馆，馆藏文物种类较齐全，其中较有特色的是马家窑文化为主的彩陶，明清甘肃地方名人书画以及白衣寺塔藏文物。
现馆藏文物12720件，其中，国家一级文物53件，二级文物93件，三级文物759件。藏品中马家窑文化马厂类型彩陶鼓，为中国已知最早的打击乐器之一；
红古区出土的马家窑类型彩陶瓮、城关区营盘岭出土的马家窑文化半山类型旋涡纹彩陶瓮、伏龙坪出土的东汉墨迹纸、晏家坪出土的青玉双螭耳杯以及馆藏的西周青铜簋、鼎、盉等文物，均为不可多得的珍品，国之瑰宝。