พิพิธภัณฑ์ภูพาน เป็นแหล่งเรียนรู้เกี่ยวกับจังหวัดสกลนคร ที่เรียกว่าเป็นดินแดนแห่งธรรม 4 ธรรม ได้แก่ ธรรมะ อารยธรรม วัฒนธรรม และธรรมชาติ ภายในจัดแสดงแบ่งเป็น 9 โซน คือ

• โซนที่ 1 โหมโรง : ชมวิดีทัศน์ "เปิดเรื่อง" นำเสนอ อัตลักษณ์ของจังหวัดสกลนครว่า "เมืองแห่ง 4 ธรรม" และความเป็น "เมืองน่าอยู่ น่าเที่ยว" ผู้คนเปี่ยมด้วยอัธยาศัยไมตรี ใช้ชีวิตบนพื้นฐานของความพอเพียงหลากหลายชาติพันธุ์อยู่ร่วมกันอย่างสันติสุข

• โซนที่ 2 นิทรรศการมหัศจรรย์ภูพาน : ร่องรอยทางประวัติศาสตร์เมื่อหลายพันปีของสิ่งมีชีวิตและไดโนเสาร์ยุคครีเทเซียส ร่องรอยบนแผ่นหินอายุ 2,000 - 3,000 ปี ภาพเขียนศิลาขนาดใหญ่ภูพาน มหัศจรรย์ขุนเขาแห่งชีวิต

• โซนที่ 3 ห้องป่าบุ่งป่าทาม ป่าพรุอีสาน : เป็นบริเวณที่ราบน้ำท่วมถึงริมฝั่งแม่น้ำ เกิดจากการทับถมดินตะกอนตามธรรมชาติจนเกิดความอุดมสมบูรณ์ของผืนป่าและแหล่งน้ำ

• โซนที่ 4 ห้องหนองหารกับการตั้งเมืองสกลนคร : แหล่งน้ำจืดขนาดใหญ่ของจังหวัดสกลนครที่สำคัญในการดำรงชีวิตของชาวสกลนคร มีความอุดมสมบูรณ์พืชพรรณอาหารพื้นบ้านเป็นบ่อเกิดหลากหลายวัฒนธรรมอันดีงามมาหลายชั่วอายุคน

• โซนที่ 5 ห้องคนสกลนคร : ประกอบด้วย 6 กลุ่มชาติพันธุ์ ได้แก่ ภูไท ไทย้อ ไทโย้ย ไทกะเลิง ไทลาว ไทโส้ และ 2 เชื้อชาติ คนไทยเชื้อสายจีน และคนไทยเชื้อสายเวียดนาม

• โซนที่ 6 ห้องอาศิรวาทองค์ราชัน องค์ราชินี : พระบาทยาตราจังหวัดสกลนคร ในการเสด็จพระราชดำเนินเยือนจังหวัดสกลนครของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 9 และสมเด็จพระนางเจ้าพระบรมราชินีนาถ ที่ทรงมีพระมหากรุณาธิคุณแก่พสกนิกรทุกหมู่เหล่า

• โซนที่ 7 ห้องนิทรรศการเทิดพระเกียรติฯ : เป็นการอัญเชิญกระแสพระราชดำรัส "เศรษฐกิจพอเพียง" ที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 9 ทรงพระราชทานแก่ปวงชนชาวไทยเพื่อใช้เป็นแนวทางในการดำเนินชีวิตอย่างมีความสุข

• โซนที่ 8 ห้องดินแดนแห่งธรรม : สกลนคร คือ แหล่งสัปปายะแห่งพระสายวัดป่า คือ สถานที่เอื้อต่อการอบรมขัดเกลาจิต โดยมีพระอาจารย์มั่น ภูริทัตโต ได้วางรากฐานแนวทางปฏิบัติด้านธุดงค์กรรมฐาน เพื่อประโยชน์การบำเพ็ญสมณธรรมให้บรรลุธรรมชั้นสูง

• โซนที่ 9 ประติมากรรม ณ ลานกลางแจ้ง : นิทรรศการกลางแจ้งที่นำเสนอด้วยงานประติมากรรม ที่สะท้อนวิถีชีวิตและวัฒนธรรมของคนในท้องถิ่น สื่อความหมายถึง "ดินแดนแห่ง 4 ธรรม " คือ ธรรมชาติ ธรรมะ วัฒนธรรม และอารยธรรม