医史博物馆配备有专业技术人员，下设办公室、医史文献研究室、文物陈列保管以及资料室等。馆舍700多平方米，其中陈列展室面积500多平方米，收集珍藏文物2000余件。珍贵展品有药王孙思邈木雕像、宋代针灸铜人、李东垣家谱等。为提高展出水平，突出医药科技特色，展出有大型研究机、碾药船与手工机械传动装置，福建泉州宋代沉船打捞的药物等。为了增加展出的形象性和趣味性，展线上还专门设置了馆中馆——按《清明上河图》复原的北宋诊所“赵太丞家”医药铺，形象具体地反映出古代开展医疗工作的基本情形。还专门筹建了一个铁盒展室，展出了不少大型卫生器具。陈列有陕西渭南出土的新石器时代的桃核和其他各地出土的历代药物，有《千金宝要》的早期拓本，同时收藏和展出反映延安时期医药活动的革命文物，藏品极为丰富。

医史博物馆收藏有中国古代医方碑刻26通，保存了大量古代医药文献的珍贵实物史料。如收藏有经验备录碑、海上方碑、集验良方碑，以及武之望家祠碑等难得的历代石刻艺术珍品。另外刻制有傅青主女科医方手迹碑，以及复制的千金宝要碑、历代名医神碑、大秦景教流行中国碑、铜人俞穴针灸图经残石碑等，被誉为医药小碑林。

陕西中医学院医史博物馆在教学、科研和宣传普及中国医学史知识及加强中外文化交流等方面作出了贡献，十年多来，共接待国内外参观者6万多人。