自贡恐龙博物馆主馆建筑以 “洪荒时代，一堆化石”为构思基调，巨石形体为造型基础，远眺如同一座巨型“岩窟”，俯视又恰似一具侧卧着的大恐龙，宁静而有动感。博物馆由中国建筑西南设计研究院设计，是中国现代博物馆建筑设计的经典之作，曾荣获“全国优秀工程一等奖”、“国家建筑工程金质奖”，“新中国成立50年四川十大建筑”“二十世纪有代表性的三十个中国精品建筑”和“1901－2000年中华建筑百年经典”等殊荣。

  除主馆外，“龙宫”的其它配套设施都一如主馆的巨石体造型，外砌棱角分明的砂岩条石，它们与主馆互为映衬，形成众星捧月之势。

  2002年兴建并投入使用的游客中心，是恐龙博物馆的又一标志性建筑。它在外观造型上酷似一具巨大的恐龙，形象生动，气派大方；不失为个性突出，特色鲜明的样板工程。

  在展厅上，自贡恐龙博物馆的现有基本陈列“侏罗纪恐龙世界”，按照“恐龙世界——恐龙遗址——恐龙时代的动植物——珍品厅——恐龙再现”顺序展开，吸收现代陈列理念，采用场景式展示、拟人化组合，辅之以声、光、电及多媒体等展示手段，展开了一幅蔚为壮观、神奇瑰丽史前画卷，再现了由恐龙及许多早已消失的物种构成的神秘多姿的侏罗纪时代。同时，还突出展示了博物馆的精华—化石埋藏现场，给人以强烈的视觉冲击和心灵震撼，充分体现了专业博物馆与遗址博物馆的双重特色。