博物館的主體建筑很有特色，是一座殘歷碑造型的巨大石雕，碑形為翻到事變日期的臺歷，上面布滿了彈痕與骷髏，寓意著倒在槍口下的千萬個冤魂在呼號，殘歷碑上鐫刻著“九·一八”事變的日期和時間，以及事變簡介。

從殘歷碑正面拱形門進入正廳，迎面黑色大理石上刻有“勿忘國恥”四個大字，字上方的殘月形時鐘時針指著10時20分，這是侵華日軍進攻北大營的時刻。建議跟隨講解員聽詳細的講解。也可以在入口處租用語音導覽機。要注意博物館內不能拍照。

博物館內大致分為四個部分：第一部分介紹了“九·一八”事變的預謀過程以及當時東北軍的部署狀況，還通過光影演示了日軍暗殺張作霖并炸毀火車然后，誣稱中國軍隊破壞鐵路、襲擊日軍守備隊的過程；第二部分展示了日軍占領東北后殘害中國老百姓的血腥情景；第三部分介紹了中國人民與日本侵略者的抗爭事跡；第四部分介紹近年來的中日關系，同時提醒世人警惕日本軍國主義的復蘇，時刻以史為鑒。

在館中，可以看到很多逼真的蠟像，生動展示了日軍“731部隊”殘忍血腥的人體試驗、八路軍戰士的生活和戰斗等場景。你能看到日軍的運尸車、細菌彈等罪證，以及和被屠殺的同胞身上的手表、煙嘴、子彈頭等物品。還能見到不少繳獲的日軍軍旗、武器、軍刀等物件，還有八路軍用過的槍械、戰刀等物品。