张家界世界地质公园博物馆位于地质公园核心景区水绕四门旁边，占地面积约6000平方米，其中展馆面积约为1000平方米，生态广场约为5000平方米。已经两次提质抬升，博物馆向全球免费传播张家界地貌科普知识，解读张家界地貌形成由来，充分展示其科学、生态和美学等价值。
博物馆共分“走进张家界”、“保护张家界”、“体验张家界”三大部分，设置有综合展厅、古生物厅、动植物标本厅及历史人物介绍厅、张家界地貌5D体验馆等，馆藏2万余份各类珍贵的动物、植物、微生物、古生物化石、矿物六大类标本。5D体验馆是世界地质公园的首创，也是博物馆唯一的收费项目。体验馆中播放的电影影片《武陵奇缘》能够使观赏者享受穿越太空漫游的乐趣，立体感受张家界亿万年的变迁。博物馆现已成为张家界世界地质公园科普旅游的热点，每年吸引大批游客参观。
