自贡恐龙博物馆建筑设计新颖，造型别致，由若干座大小不等、形状各异、功能有别的石砌体建筑构成，好似一块块大砂岩状体错落有致的散布在一片亚热带植物群之中。其中一座中空的椭圆球形石砌体，坐落在一片绿色环状草坪之中，远看像一个硕大的恐龙头，又好似一个巨大恐龙蛋，这就是大型石雕：史前魂。博物馆主馆建筑粗犷朴实，简练浑厚，气势雄伟，其造型呈岩窟状，远望如一堆黄色巨石，与周围中生代残存植物相映生辉，给人一种远古洪荒的印象。
从龙宫大门进去，一步跨过时间千万载，进入远石恐龙时代，眼前呈现的是一个蔚为壮观的史前景象：中央大厅地下室和化石埋藏厅，好似一个庞大的恐龙公墓，众多的动物遗骸，酷似惨遭杀戮后被活埋的万龙坑。这种神奇的自然景观，令人叹为观止。化石埋藏厅是自贡恐龙博物馆的精华，面积约1000平方米。现已剥露出重叠交错堆积的多种恐龙化石和共生动物化石约40个个体材料。所有化石都保持其原始埋藏状况。
博物馆的二楼是恐龙时代动植物厅,陈列着从这个化石址出土的近20种动物化石标本。形态各异的恐龙及其共生动物如鱼类、龟类、两栖类、蛇颈龙类、翼龙类、三列齿兽类的化石标本，向游人展示了一个大山铺中侏罗世纪恐龙动物群的生态面貌与组合特征。进入这个大厅，犹如来到了远古的龙世界。
