Nhà Trưng bày Bảo tàng tỉnh Điện Biên trưng bày theo 3 phần:
Phần I: Điện Biên qua các thời kỳ lịch sử và văn hóa các dân tộc tỉnh Điện Biên.
Phần II: Trưng bày đá chủ quyền quần đảo Trường Sa do Bộ Tư lệnh quân chủng Hải quân và nhân dân huyện đảo Trường Sa trao tặng tỉnh Điện Biên.
Phần III: Sa bàn khu di tích nhà tù Lai Châu và di sản văn hóa vùng lòng hồ thủy điện Sơn La, trong đó:
Phần I: Trưng bày những hình ảnh hiện vật về tỉnh Điện Biên thời kỳ tiền sử. Điện Biên thời kỳ phong kiến. Điện Biên thời kỳ kháng chiến, Điện Biên thời kỳ đổi mới và văn hóa các dân tộc tỉnh Điện Biên. Thông qua phần trưng bày thấy được con người xuất hiện trên mảnh đất Điện Biên đã từ lâu đời, trải qua sự thăng trầm của lịch sử và đạt được nhiều thành tựu to lớn, ngày càng phát triển đi lên cùng với nền văn hóa tiên tiến đậm dà bản sắc dân tộc.
Phần II: Trưng bày 21 tảng đá san hô do Bộ tư lệnh quân chủng Hải quân và nhân dân huyện đảo Trường Sa trao tặng cho Đảng bộ, chính quyền và nhân dân các dân tộc tỉnh Điện Biên vào ngày 10/6/2011. Hai mươi mốt tảng đá san hô là biểu tượng của 21 đảo và 33 điểm đóng quân mà Hải quân nhân dân Việt Nam đang canh giữ, là biểu tượng hồn thiêng đất trời sông núi, thấm đẫm mồ hôi xương máu của các thế hệ cha anh.
Phần III: Là hình ảnh sa bàn khu di tích nhà tù Lai Châu và di sản văn hóa vùng lòng hồ thủy điện Sơn La. Sa bàn khu di tích nhà tù Lai Châu là bằng chứng chân thực tái hiện tội ác vô cùng dã man của bọn thực dân Pháp cướp nước, cùng bè lũ tay sai bán nước đối với đồng bào và các chiến sĩ cách mạng Việt Nam. Đồng thời sa bàn khu quần thể di tích nhà tù Lai Châu là nơi công chúng có thể đến tham quan, nghiên cứu về một giai đoạn lịch sử, qua đó giáo dục truyền thống yêu nước và truyền thống cách mạng đối với thế hệ sau. Bên cạnh đó là một số hình ảnh tiêu biểu về cuộc sống sinh hoạt của đồng bào các dân tộc trong vùng lòng hồ thủy điện Sơn La.