云南省博物馆共设有6个陈列展，按照时间顺序分为史前时期、青铜时代、东汉至魏晋时期、唐宋时期、元明清时期以及近现代时期，讲述了云南的悠久历史。
「史前时期的云南」围绕重大地质发现和重要遗址，展示云南史前时代的重要地位。展览共分为生命大爆发、恐龙世界、从猿到人、新石器时代4个部分，展示云南独特的地质发展史，地理、地貌特征，以及生物和人类发展史。
「青铜时代的云南」以《史记》《汉书》的文字记载为依据，分为云南青铜器时代的开端、云南青铜时代概况、西南夷的翘楚——滇国、汉代的益州郡4个部分，展出云南青铜文化中的代表文物，再现「滇国」如何从部落发展成「酋邦」社会，最终并入西汉帝国「大一统」版图的历程。
战国青铜牛虎铜案
「东汉至魏晋时期的云南」分为汉民南迁、南中大姓、霍承嗣墓、大姓没落4个部分，以汉夷之间的文化交流为主线，展现云南与中原内地的紧密联系。
「唐宋时期的云南」分为蒙氏崛起的传奇、南诏历史的印记、大理国的沉浮、佛陀的世界4部分，按照时间顺序展示云南唐、宋时期约600年间的历史，回顾南诏的建立及重要历史事件，以及大理国的简要历史等。
宋大理国银鎏金镶珠金翅鸟
「近现代时期的云南」按照时间顺序分为「内忧外患」「倚剑南天」「燎原星火」「金沙水拍」「滇迤烽火」「曙光初现」6个主题，回顾云南的近现代史。重要事件包括重九起义、护国起义、抗日战争时期的战略反攻第一仗等。
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