Οι συλλογές του μουσείου εκτίθενται σε τρία επίπεδα, ενώ ένα τέταρτο μεσαίο επίπεδο στεγάζει τους βοηθητικούς χώρους, όπως το μουσείο, το καφέ και τα γραφεία. Στο πρώτο επίπεδο του μουσείου υπάρχουν τα ευρήματα των πλαγιών της Ακρόπολης. Η μεγάλη και ορθογώνια αίθουσα του οποίου το δάπεδο είναι κεκλιμένο, μοιάζει με την ανάβαση στο βράχο. Στη συνέχεια, ο επισκέπτης βρίσκεται στη μεγάλη τραπεζοειδή αίθουσα που φιλοξενεί τα αρχαϊκά ευρήματα. Στον ίδιο όροφο υπάρχουν επίσης τα τεχνουργήματα και τα γλυπτά από τα άλλα κτήρια της Ακρόπολης όπως το Ερέχθειο, ο Ναός της Αθηνάς Νίκης και τα Προπύλαια και ευρήματα από τη ρωμαϊκή και την παλαιοχριστιανική Αθήνα.

Η απόσταση μεταξύ των στηλών της αίθουσας του Παρθενώνα είναι ίδια με εκείνη του αρχαίου ναού και η χρήση γυάλινων τοίχων και στους τέσσερις εξωτερικούς τοίχους επιτρέπει στο φυσικό φως να φωτίζει τα μάρμαρα του Παρθενώνα όπως συμβαίνει στον αρχαίο ναό. Οι 48 στήλες στην αίθουσα του Παρθενώνα σηματοδοτούν το περίγραμμα του αρχαίου ναού και αποτελούν κιονοστοιχία για την έκθεση των μαρμάρων του Παρθενώνα. Για ευκολία στην προβολή, τα μάρμαρα του αετώματος εμφανίζονται στο ύψος των ματιών. Οι μετόπες εμφανίζονται στις στήλες, δύο ανά στήλη, αλλά όχι τόσο ψηλά όσο στον αρχαίο ναό και η ζωφόρος εμφανίζεται πίσω από τις μετόπες, σχηματίζοντας μια συνεχή ζώνη γύρω από τους τοίχους ενός ορθογώνιου χώρου που βρίσκεται μέσα στις κολώνες, όπως στον αρχαίο ναό αλλά όχι τόσο ψηλά, πάλι για ευκολία θέασης. Από τη βόρεια πλευρά της αίθουσας του Παρθενώνα, μπορείτε να δείτε τον αρχαίο ναό πάνω στην Ακρόπολη.

Καθώς το μουσείο είναι χτισμένο πάνω σε αρχαιολογικό χώρο, το δάπεδο, έξω και μέσα, είναι συχνά διαφανές γυαλί και έτσι ο επισκέπτης μπορεί να δει τις ανασκαφές. Το μουσείο παρέχει επίσης αμφιθέατρο, εικονικό θέατρο και αίθουσα για προσωρινές εκθέσεις.