馬王堆漢墓陳列是湖南省博物館的基本陳列。陳列館里，展出有薄如蟬翼的素紗單衣、完好無損的印花綿袍、各種精細秀麗的刺繡、光澤鮮亮的彩繪漆器以及精美細致的彩繪帛畫、內容豐富的帛書、雕琢精制的各種木俑和琴、瑟、笙等樂器、兵器等。還陳列有保存于地下室的女尸及其內臟器官，復原的巨大棺□以及保存于馬王堆現場的3號墓坑與2號墳堆。馬王堆三座漢墓共出土珍貴文物3000多件，絕大多數保存完好。有一件素紗單衣，薄如蟬翼，長1.28米，且有長袖，重量僅49克，織造技巧非常高超。三號墓出土了10多萬字的帛書以及外面已經失傳的佚書。二號漢墓出土的地形圖繪制技巧與現代地圖大體近似，評價極高。

另外，博物館內還珍藏有東漢至隋唐的湘陰窯和岳州窯青瓷，唐五代長沙窯釉下彩瓷器，唐人摹王羲之《蘭亭序》卷和明末清初著名思想家王夫之的手跡等，它們無一不具有非凡的珍藏價值。

除了領略博物館的珍貴藏品，博物館的優美環境也能夠讓人平靜心思，把握歷史。館區內綠樹成蔭，環境幽雅，老陳列樓、辦公樓和新陳列大樓等建筑新舊相交，對比之間方顯時代變遷。修建于20世紀末的新陳列大樓造型古樸、氣勢恢宏，以其獨特的風格展現出湖湘文化的豐富內涵，也已成為古城長沙標志性建筑之一。