武大万林艺术博物馆现为国家二级博物馆，主要用于艺术展览、艺术文化交流、考古成果展览、教学及学生活动等。博物馆有馆藏一万五千余件套，既有120多年办学历史积累下来的文物、艺术品和动物标本，又有三次“全国十大考古新发现”为代表的考古学科成果。
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“考古与文明”展厅总面积为318m²，选取了武大参与过的重大考古发现，如走马岭、盘龙城、辽瓦店子、旧县坪、杨家湾等遗址展示，呈现武汉大学考古系重要事件和重大成果，同时兼顾公众考古，介绍考古学基本常识。
“文物与艺术”展厅总面积为325m²，其中重点展示了万林艺术博物馆馆藏文物精品200余件套，从新石器朴实无华的陶器至商、汉时期庄严凝重的青铜礼器，再到唐、宋时期流光溢彩的瓷器，勾勒出中华文明的历史变迁和文化脉络。
万林艺术博物馆基本陈列还包括“演化与繁荣”与“生命与环境”两个展厅，其中“演化与繁荣”部分展品最多，主要为各类鸟类标本。据了解，中国境内记录的鸟类超过1400种，而万林艺术博物馆展出的鸟类标本达到1050种及亚种（共计1247件）。
“生命与环境”的标本展品总计102种142件，不仅包括哺乳动物，还有不少爬行类、鸟类，囊括了森林、草原、湿地、极地、海洋五种环境的芸芸众生。