沧州博物馆占地57亩，投资约3亿元，分为半地下层和地上一至四层，是省级社会公益事业重点项目。博物馆的建筑设计独具匠心，凸显了沧州独特历史文化元素与现代时尚风格的有机统一，呈覆“斗”型设计，看起来像沉积层叠的沧州古城墙俯瞰沧州大地，象征对地域文化沃土的依托与汲取。同时，外形沿袭了中国古代城市建设“九宫格”结构形式，将中间单元取出，形成建筑的中庭和内院；剩下的单元区分成虚实、轻重两种分块相间布置，与图书馆呼应，形成完整统一而又错落有致的城市形象。
沧州博物馆一至三层共11个展厅：一楼设科技体验厅和两个临展厅；二楼设《沧海之州——沧州历史文化陈列》、《滨海遗风——沧州民俗文化展》、《沧州历史名人展》、《浅绛瓷韵——沧州民间收藏展》；三楼设《大运河北——河北省大运河文化展》、《百戏之源——沧州杂技文化展》、《武术之乡——沧州武术文化展》、《渤海之滨——沧州沿海资源科普展》，这一设置以历史沿革为“经线”、以地方特色内容为“纬线”，经纬结合。其中，二层的《沧海之州——沧州历史文化陈列》和三层的《大运河北——河北省大运河文化展》分别是博物馆两条规模最大的主线展。
