Với chuyên đề về chiến thắng Điện Biên Phủ, một trong những chiến thắng vĩ đại nhất trong lịch sử chiến tranh Việt Nam, Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ là công trình quy mô, hiện đại nhất tỉnh Điện Biên đã trở thành điểm đến yêu thích của không chỉ nhân dân trong tỉnh mà còn rất nhiều du khách trong và ngoài nước.
Kể từ khi được xây dựng mới, lượng khách tham quan đến với Bảo tàng đồng hơn hẳn so với những năm trước đó. Có được kết quả này là nhờ hệ thống trưng bày tài liệu, hiện vật khoa học, logic, sinh động đã tái hiện lại những ngày tháng gian khổ, vất vả và nhiều hi sinh mất mát của quân và dân ta.
Phần trưng bày được bố trí ở tầng một của Bảo tàng với diện tích trưng bày rộng 1.250m2 với gần 1000 tài liệu, hiện vật (nhiều chất liệu), ảnh, bản đồ được đánh giá là một trưng bày hiện đại, được tổ chức khoa học và mỹ thuật với sự hỗ trợ của kỹ thuật và công nghệ tiên tiến. Trong điều kiện hiện vật và tư liệu tương đối phong phú, đa dạng, việc nghiên cứu, thiết kế, lựa chọn nội dung để trưng bày để phản ánh được những diễn biến chính của chiến dịch Điện Biên Phủ lịch sử quả là thách thức không nhỏ. Phần trưng bày được sắp xếp theo trình tự thời gian, có sự đan xen với lới trưng bày theo bộ sưu tập hiện vật, đã thực sự đáp ứng được cấu trúc chung và yêu cầu nội dung của chiến thắng Điện Biên Phủ. Lộ trình tham quan gồm không gian chung với 5 chủ đề, chia thành 5 phòng:
1. Sơ lược cuộc kháng chiến chống Thực dân Pháp xâm lược;
2. Chiến dịch Điện Biên Phủ (âm mưu của Thực dân Pháp, chủ trương của ta, diễn biến chiến dịch Điện Biên Phủ);
3. Tác động của chiến thắng Điện Biên Phủ đối với trong nước và thế giới;
4. Sự giúp đỡ của nhân dân thế giới trong chiến dịch Điện Biên Phủ
5. Tôn vinh.
Theo đó, các hiện vật trưng bày được đặt trong tủ kính, có bệ đỡ phủ nhung đỏ với hệ thống chiếu sáng đảm bảo yêu cầu nhằm làm nổi bật hiện vật. Dưới mỗi hiện vật đều có chú thích đầy đủ các thông tin về hiện vật một cách ngắn gọn, xúc tích, làm nổi bật ý đồ của việc trưng bày hiện vật tại bối cảnh đó, không gian đó, để người xem thấy rằng mỗi hiện vật hoặc một nhóm hiện vật là một câu chuyện, là một giai đoạn lịch sử. Với những hiện vật gắn với những kỳ tích của cá nhân được đặt trang trọng tại những vị trí dễ nhìn, dễ quan sát và dễ giới thiệu, tuyên truyền cho khách tham quan như: Xe đạp thồ của ông Ma Văn Thắng, xe cút kít của ông Trịnh Đình Bầm, áo lụa của đồng chí Nguyễn Phú Xuyên Khung hay máy điện thanh của đồng chí Chu Văn Mùi. Ngoài ra hiện vật được sử dụng trong thời gian nào thì được trưng bày gắn với mốc thời gian của chiến dịch tại không gian phù hợp, ví dụ như những vũ khí ta thu được của địch tại Trung tâm đề kháng Him Lam được trưng bày tại phòng 2, giai đoạn đầu diễn biến chiến dịch Điện Biên Phủ hay những hiện vật thu được tại hầm De Castries được trưng bày ngay sau khi ta phất cờ "Quyết chiến quyết thắng" vào chiều 7 tháng 5 lịch sử, kết thúc chiến dịch.
Tại mỗi không gian trưng bày, ngoài tài liệu, hiện vật là phối cảnh không gian bằng các mô hình người, vật, đồ vật, cây cối được làm giả. Có thể kể tới những không gian nổi bật như: phối cảnh kéo pháo vào trận địa, vận chuyển lương thực, phá đá mở đường tại phần chủ trương của Đảng ta trong chiến dịch Điện Biên Phủ. Đây thực sự là một nội dung trưng bày quan trọng, rất sinh động đã cho thấy sự chuẩn bị kỹ lưỡng cho chiến dịch, yếu tố quan trọng góp phần làm nên chiến thắng, cũng là một trong những kỳ tích của quân và dân ta trong trận đánh này. Một không gian khác cũng nổi bật không kém là phần trưng bày về công tác quân y với các mô hình bác sĩ, y tá chăm sóc thương binh trong các hầm trú ẩn cả về phía ta và Pháp, đã cho thấy thực tế đau thương của chiến tranh, sự khốc liệt của súng, pháo và bom mìn. Sâu sắc hơn, đó những nỗ lực, chiến công thần kỳ của công tác quân y khi cứu chữa và trả về các đơn vị hơn 5000 thương binh, có thể tiếp tục chiến đấu.
Bên cạnh những hiện vật, tài liệu, Bảo tàng đã sử dụng một khối ảnh tư liệu hết sức đa dạng trong trưng bày. Bên cạnh những bức ảnh tư liệu gốc được sao chụp lại, còn có rất nhiều ảnh tư liệu được khai thác từ các cơ quan lưu trữ, các nhà nhiếp ảnh trong và ngoài nước. Đây thực sự là nguồn tư liệu phong phú giúp người xem có cái nhìn đầy đủ hơn về chiến dịch Điện Biên Phủ không chỉ từ con mắt của những người Việt Nam mà còn dưới góc nhìn của báo chí, con người phương Tây trước, trong và sau chiến thắng Điện Biên Phủ. Tại Bảo tàng còn dành hẳn một phòng trưng bày ảnh chân dung những chiến sĩ có thành tích xuất sắc trong chiến dịch Điện Biên Phủ được phong tặng danh hiệu anh hùng lực lượng vũ tranh nhân dân. Đây là cách để trân trọng, tôn vinh và tri ân những anh hùng đã góp phần làm nên chiến thắng quan trọng nhất trong cuộc kháng chiến chống Thực dân Pháp xâm lược của quân và dân ta.
Đảng kể nhất tại Nhà trưng bày là việc trưng bày một số loại pháo mà trước đây chỉ trưng bày ngoài trời như Sơn pháo, Cao xạ, pháo 105mm, pháo H6 trong đó pháo 105mm và pháo H6 là những vũ khí hạng nặng lần đầu tiên được sử dụng, đã đem lại hiệu quả bất ngờ và gây những thiệt hại trầm trọng cho Pháp. Mặc dù cũng là lần đầu tiên ta sử dụng hai loại pháo này nhưng pháo 105mm đã đánh những đòn phủ đầu hoàn hảo, giúp mở cửa cho bộ binh tiến lên đánh chiến các cứ điêm và H6 đã giáng những đòn chí tử cho Pháp, đẩy nhanh sự sụp đổ của Tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ.
Hiện nay Bảo tàng Chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ vẫn đang trong quá trình xây dựng giai đoạn II với hạng mục chính là bức tranh tròn Panorama (tái hiện lại toàn bộ chiến dịch Điện Biên Phủ bằng những bức tranh được vẽ liên hoàn trên tường trong cùng một không gian) và phần trưng bày ngoài trời xung quanh khuôn viên Bảo tàng. Các hạng mục khi hoàn thành sẽ thành một hệ thống trưng bày, tham quan logic, khoa học, hợp lý, đảm bảo điều kiện làm việc, tổ chức các sự kiện, khai thác và phục vụ du khách tham quan, phục vụ tốt công tác nghiên cứu và học tập của các cá nhân và tổ chức.