陕西考古博物馆常设展览以“考古圣地华章陕西”为主题，分为考古历程、文化谱系、考古发现、文保科技四个篇章。目前馆内展出文物4218组5215件，其中90%以上为首次与公众见面。
展厅共三层，第一展厅和临展厅在一楼，二楼是第二、第三展厅，四楼是第四、第五展厅。四个篇章的内容在五个展厅陈列，其中“考古发现篇”用了第三、第四两个展厅。而一楼的临展厅，主要用于展示最新重大考古发现和专题研究成果。
第二展厅：文化谱系篇
从一二百万年前到周原遗址，陕西各地考古学文化分布全梳理
第一单元《旧石器时代》，着重讲述了现代人的起源以及古人类的交流与迁徙。看点是疥疙洞遗址与“早期现代人演化自本土古人群”学说。
第二、第三、第四单元分别是《新石器时代》《夏商时期》《先周文化》，介绍了在陕西境内此消彼长的各种文化类型，包括分布范围、文化特征和代表性遗址，同时穿插了诸如动物考古、植物考古、体质人类学等分支学科的介绍。看点有关桃园与动物考古、鱼化寨与环壕、泉护村与彩陶、新街与玉器、杨界沙与窑洞、石摞摞山与石城、清涧与鬼方等。
从一万年前开始，我国普遍进入到以磨制石器和陶器出现为标志的新石器时代。按照考古学文化发展阶段，新石器时代被分为前仰韶、仰韶和龙山三大时期。
仰韶时期距今6800至4800年，分为早期半坡类型、中期庙底沟类型和晚期半坡四期类型三个阶段。这一时期的彩陶艺术发达，陶器以小口尖底瓶为代表。
其中临潼姜寨遗址是半坡类型的典型遗址，在这里发现了一座完整的6000年前的村落，还有一圈防御的环壕，首次较完整地揭示了半坡类型居址的布局和特点。而在西安鱼化寨遗址发现的半坡类型的一处双重环壕聚落，是先有内壕，后因人口增长、生活面积扩张，又将内壕填平修建了外壕。
到了半坡晚期类型的蓝田新街遗址，已是仰韶晚期，彩陶开始逐渐式微，“鼎”开始逐渐脱颖而出。展厅一个独立展柜中展示了蓝田新街遗址的动物形鼎，它整体是一只有四条腿的走兽形状，身上有卷毛一样的贴塑，但头部残缺了。这个遗址还发现了大量玉笄、石器、骨器等。玉料和治玉工具的出现，说明在当时已经存在玉器作坊了。
而在半坡晚期类型的榆林横山杨界沙遗址发现了成排的房址，都是窑洞样式，证明窑洞在陕北至少已有五千年历史了。
龙山时期距今4800至4000年，典型陶色是黑陶，典型器型是空三足器。分为早、晚两个阶段。龙山早期的陕北的佳县石摞摞山石城是这一时期保存较好的石砌古城，它的发现打破了“陕西没有早期城址”的观念。到了龙山晚期，文化类型的数量增多。北边以石峁文化为主，中间有客省庄二期文化，还可以分成北部、东部和西部三个类型。
第五单元《周原遗址》全面总结了六十余年来周原遗址的考古收获，并设置了贺家车马坑的特展，将整体搬迁后的车马坑直接陈列在展厅内。看点是西周最大的城市——周原，和贺家铜轮牙车马坑。
在岐山贺家村的一座车马坑里，发现有一辆车和四匹马，可能是诸侯级别的座驾。马器和车器大多镶嵌绿松石。尤为特殊的是，它的车轮外包着一圈铜皮，轮间距宽达1.82米，几乎不能在路上行驶，因此这可能是一辆礼仪性马车，只有在接待重要宾客时才使用。