Theo đó, Bảo tàng Hà Nội sẽ có 4 không gian trưng bày chính, trong đó không gian trưng bày tại tầng 1 gồm: Không gian đại sảnh thông tầng, không gian dành cho phục vụ. Khu vực này gồm có quầy bán vé, khu lễ tân, khu bán hàng lưu niệm, khu gửi đồ 1, khu gửi đồ 2.
Không gian trưng bày tầng 2 gồm các chủ đề: Câu chuyện của Bảo tàng Hà Nội; Chủ đề "Thiên nhiên" với các trưng bày về cảnh quan thiên nhiên, đất đai và khoáng sản, động thực vật.
Chủ đề "Hành trình đến Thăng Long" với các trưng bày: Hành trình đến Thăng Long, Những cư dân đầu tiên, Nhà nước sơ khai, Trống đồng, Thời Bắc thuộc, Đấu tranh giành độc lập.
Chủ đề "Thăng Long thời Đại Việt" với trưng bày: Kinh đô Thăng Long thế kỷ 11-18, Diện mạo kiến trúc, Đấu tranh chống ngoại xâm, Trung tâm quyền lực chính trị và tri thức, Kẻ chợ, Đời sống tâm linh.
Bảo tàng Hà Nội dự toán đầu tư hơn 2.300 tỉ đồng, có kết cấu hình kim tự tháp ngược, trong đó tầng 4 có diện tích lớn nhất, các tầng dưới nhỏ dần.
Không gian trưng bày tầng 3 với chủ đề Hà Nội thế kỷ XIX-XX bao gồm các chủ đề: Làng nghề - Phố nghề, Thành phố thuộc địa, Cư dân thành phố, Tôn giáo tín ngưỡng, Đời sống văn hóa - nghệ thuật...
Không gian trưng bày tầng 4 bám sát các chủ đề: Đấu tranh chống Pháp giành độc lập (1873-1954); kháng chiến chống Mỹ (1954-1975); Xây dựng chủ nghĩa xã hội; Hà Nội trên đường đổi mới với các trưng bày nổi bật như: Trưng bày cuộc sống thời chiến, vì Hà Nội - vì Tổ quốc, 12 ngày đêm Điện Biên Phủ trên không, bước đầu xây dựng chủ nghĩa xã hội, khu tập thể và cuộc sống thời bao cấp, cuộc sống của một đô thị hiện đại...
Trước đó, như Lao Động đã thông tin, giữa tháng 11.2018, trong buổi làm việc với đoàn giám sát của HĐND thành phố Hà Nội, chủ đầu tư bảo tàng đã có đề nghị “tạm dừng đón khách tham quan”. Theo lý giải của lãnh đạo bảo tàng, việc này nhằm để tiếp tục phục vụ thi công giai đoạn 2 của dự án.
Báo chí cũng phản ánh về tình trạng bảo tàng nghìn tỉ này luôn trong tình trạng "vắng khách như chùa bà Đanh".
Bảo tàng được khởi công ngày 19.5.2008, khánh thành vào 10.2010 nhân Đại lễ 1.000 năm Thăng Long. Bảo tàng được xây dựng trên tổng diện tích khoảng 54.000m², cao 30,7m. Công trình gồm 4 tầng nổi và 2 tầng hầm; diện tích xây dựng xấp xỉ 12.000m², diện tích sàn hơn 30.000m2. Diện tích nhỏ dần từ trên xuống dưới.
Giai đoạn một dự án gồm tòa nhà bảo tàng đã hoàn thành năm 2010 (trị giá 1.600 tỉ đồng). Giai đoạn hai gồm nội dung trưng bày hiện vật, khái toán khoảng 800 tỉ đồng, dự kiến hoàn thành vào năm 2015, nay được điều chỉnh nên kéo dài đến 2019.
