这里有丰富的文物陈列：有东千佛洞出土的西夏文残片，据专家考证是西夏时期的金刚经；有鎏金铜佛、西夏文行书残片、牵驼空心砖，是从世界遗产名录的锁阳城遗址南碱泉子石窟出土；有北凉石塔，代表着佛教雕刻史的辉煌成就。还有流金溢翠的三彩马，纹路清晰的开元通宝，西域风格的水波纹灰陶执壶，历经1300多年碳化成黑色颗粒的唐代麦粒，等等。

展厅中心有文物瑰宝——象牙佛，是玄奘大师于公元645年取经回国从印度带回来转赠榆林窟的，它由象牙雕琢而成，状如手掌，高15.9厘米，上宽11.4厘米，下宽14.3厘米，厚3.5厘米，造像分两片对合。虽然小巧，却精美无比，内刻着54个不同情节的佛传故事，共刻279人，12辆车马，形态各异，栩栩如生；外刻普贤菩萨，两片合在一起外形是一骑像，表现了印度犍陀罗艺术风格。

展厅还陈列了玄奘从印度带回的佛足印石刻，是我国现存最早的一块佛足印雕刻，出土于陕西铜川玉华寺。有玄奘在玉华寺期间敬造的金刚座，基座为方形，题有玄奘的亲笔字迹：大唐龙朔二年三藏法师玄奘敬造释迦佛像供养。藏经阁内还珍藏有大藏经雕版，是中国佛教协会原副秘书长延藏法师请沧州第一流的雕刻家罗宝文雕刻的天字一号版大藏经，整个大藏经共12部、168卷。

金人飞天，白马驮经，玄奘取经博物馆目前已成为国内玄奘文化的研究、展示基地，也成为玄奘精神的体验和学习基地，更成为今人瞻仰佛迹、寻求佛理的朝圣之地。