广东海上丝绸之路博物馆建筑特色鲜明，设计创意独特，紧扣海的主题，体现了海洋文化与南方建筑风格的柔美组合。立面由五个大小不一的椭圆体连环相扣组成，整体既似起伏的波浪，又如展翅的海鸥。建筑摈弃传统的梁架结构，把造船的龙骨结构和南方独特的干栏式建筑形式相结合，风格清新独特，堪称我国乃至世界上的地标式建筑。整个建筑使用层数为地上三层，地下一层。五个拱体包容了博物馆的陈列展示及办公区域，分区明晰。中间最大的椭圆体即是为沉船量身定做的家园——“水晶宫”。右侧两拱为文物展示厅，主要展示“南海I号”打捞出水的文物，左侧两拱为办公区域，科研、库存、设备及后勤系统均在此区。

　　该馆展览主要由常设展览、珍品展览及临时展览组成。目前博物馆主要分为三大展区八大展厅。

　　一号展区：下设三个展厅，分别为海上丝绸之路史展厅、珍品展厅和水下考古史展厅。海上丝绸之路史展区展出的是“南海I号”上打捞出水的相关文物，有瓷器、石雕、朱砂、木梳、铜环等。沿木制船梯往上进入珍品展厅，主要展出的是“南海I号”出水的保存相对完整、器型独特精美，甚至是国内首次发现的一些精品文物。水下考古史展厅则主要是中国水下考古发展历程的图片展。

　　二号展区：下设阳江本土文物展厅和认识海洋展厅。阳江本土文物展厅展出的既有新石器时期的石制工具，战国时期的青铜器，东汉时期的彩陶马头、铜鼓等，也有唐代素三彩小杯、清代银质饰物等，种种文物再现了古代先民的生产生活方式，体现了他们的艺术情趣和审美情操，反映了古代先民的聪明睿智。认识海洋展厅则为大家了解海洋文化提供了一个平台。

　　三号展区：即为“水晶宫”。主要展出的是沉寂于海底800多年的宋代商贸海船。两侧主要摆放“南海I号”出水的精美陶瓷及宋代铜钱，上层是水下考古平台及“南海I号”整体打捞专题展。另外还有游客互动区，观众可在多功能媒体厅观看到“南海I号”整体打捞全程；在模拟航海体验厅里，观众可以在模拟船头上自行掌舵，体验一番在大海上乘风破浪的惊险与刺激。

　　在广东省大力倡导建设“文化强省”的新形势下，作为国内首个水下考古专题博物馆，我馆定位明确，力求在保护和展示古沉船的基础上，把广东海上丝绸之路博物馆打造成海上丝绸之路学研究中心和研发中心，推动海上丝绸之路学的研究与发展。