Bảo tàng Yên Bái là một công trình kiến trúc hiện đại gồm hai tầng, lấy ý tưởng thiết kế từ ngôi nhà sàn truyền thống của đồng bào dân tộc Thái vùng Mường Lò - Nghĩa Lộ. Bảo tàng có 2 khu vực trưng bày trong nhà và ngoài trời với diện tích 2.700 m2.

Ở tầng 1, Bảo tàng tập trung giới thiệu những nét khái quát về đặc điểm vị trí, địa lý, lịch sử hình thành, địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, khí hậu, tiềm năng về tài nguyên, sự phong phú đa dạng về hệ động vật, thực vật, sự biến động về lịch sử địa giới hành chính của tỉnh. Tầng 2 giới thiệu về cộng đồng các dân tộc Yên Bái; làng bản và đời sống gia đình...

Lộ trình tham quan được Bảo tàng tỉnh tổ chức theo một vòng tròn từ dưới lên trên, đưa du khách qua các không gian phong phú, từ trưng bày hàn lâm đến trưng bày trải nghiệm.