1929年，中國古人類學家斐文中先生在龍骨山發掘出第一顆完整的“北京猿人”頭蓋骨化石，震撼了全世界。1936年，考古學家賈蘭坡先生又在這裡發現了3個“山頂洞人”頭蓋骨化石。20世紀60年代末，在這裡又發現了距今10萬年的“新洞人”遺址。這一系列重要發現，為研究人類的起源問題提供了重要依據。周口店遺址被國務院列為全國重點文物保護單位，並被聯合國教科文組織列為“世界文化遺產”。
展館的序廳正面為龍骨山立體模型，展櫃中擺放著周口店地區從4億年前到1億年前的各種岩石標本，反映了該地區滄海桑田的地質變化過程。第一展廳展示了北京猿人頭蓋骨化石模型、古人類用火遺蹟以及“北京人”製作使用的各種石制工具。第二展廳以復原模型展示了北京猿人居住的洞穴以及他們的生活場所。第三展廳主要介紹龍骨山上發現的二十餘處脊椎動物化石遺址和古人類活動過的遺址分布點，以及山頂洞人製作的項鍊。第四展廳陳列中國和世界各地發現的各個時期的古人類化石、石器以及舊石器時代晚期人類的繪畫、雕刻等藝術品。
