규모는 부지 41,002m²(12,103평), 건물 연 건평 12,201m²(3,691평)이며 지상 3층, 지하 1층으로 뮤지엄샵(1층), 강당(1층), 영상실(1·2·3층)로 구성되어 있다. 바닥 면적은 3,669m²(1,110평)이다. 장애인을 위한 엘리베이터와 점자 안내판이 마련되어 있으며 뮤지엄샵에서는 다양한 문화 상품과 공룡 모형, 교육 자료 등을 구입할 수 있다.
강당은 첨단 미디어 시설이 완비되어 각종 세미나 및 학회 등으로 활용할 수 있으며 영상실에서는 영상을 통한 과학적이고 사실감 넘치는 자료를 제공하고 있다. 계룡산의 아름다운 경치를 보면서 쉴 수 있는 카페테리아도 있다.
소장 자료는 지질 분야(공룡화석, 운석, 광물 등) 60,870점, 육상 생물 분야(조류, 포유류, 곤충, 식물 등) 25,396점, 해양 생물 분야(어류, 갑각류, 연체류 등) 92,982점, 민속 자료 분야(복식, 장신구, 도자기 등) 92,982점 등이다. 개관 전시에 총 4,500점이 선보였으며 수장고에 202,748점이 보관되어 있다. 조직은 이사장, 관장, 관장 직속의 부속실, 관리과, 홍보마케팅부, 학예부, 영업과, 시설과로 구성되어 있다. 뮤지엄샵에서 다양한 문화 상품을 구매할 수 있다.