上海科技馆的常设展区
该层主要设有两个IMAX科学影院（IMAX三维巨幕影院和球幕影院）、张江创新成果展、快餐厅。
地下一层是该馆服务设施最集中的公共区域，内有售票大厅、大食代美食天地、休闲长廊和临展大厅。此外，也在该区域中。
上海科技馆设有外来展览专用场地，该场地位于上海科技馆内B1层，面积约1200平方米，水电供应齐全，展览区域设有专用通道和售票点。
临展馆是理想的展览、展示的场地，参展商可独立举办，也可与科技馆共同策划组织协办和合办各类科普、科技展览以及科技成果展示。 地面一层是上海科技馆一期工程的主要展区，内有生物万象、地壳探秘、儿童科技园、视听乐园、设计师摇篮五个展区和一个四维动感影院，此外还有APEC主会场、休闲大厅、咖啡休闲吧等服务设施。
生物万象
生物万象展区景观仿照中国云南的自然风光，向人们介绍生物的多样性。在这里你可以尽情领略到丰富多彩的生命现象以及物种与生态的相互依赖关系，并认识到保护自然环境的重要性。
生物多样性主要包括三个层次：基因多样性、物种多样性和生态多样性。展区分为两大部分：热带雨林区和石林区，展示面积三千平方米。雨林区里分层生长的热带雨林植物展示了物种的多样性，石林区的蝙蝠洞、两栖爬行角、微观世界、昆虫园、鸟类王国等体现了生态的多样性，“林间考察站”里揭示了基因的多样性，反映基因技术的前沿成就。
地壳探秘
地壳探秘展区通过模拟场景、互动展项/展品、标本、影视片和多媒体等综合手段，展示了地球是一个“动态的构造体”，无时无刻不在运动，它有一个自身发展演变的规律。展区主要介绍了地球在宇宙中的位置和运动状态，地球的物质组成，地球的构造形式，地球的表面形态特征以及上海自然地理。展示面积共有2200平方米，分为三个部分，即“磁悬浮地球厅”、“地壳探秘之旅”和“上海自然地理”。以“从太空看地球→深入地壳探秘→返回地表看地球上的一颗明珠--上海”为主线，阐述了“认识我们人类赖以生存的星球——地球”的展示主题。
彩虹乐园
彩虹乐园是根据1-12岁而设计的梦幻般的儿童世界。通过一系列生动活泼的科技娱乐活动，让孩子们感知外部世界，观察自然现象，参与科技实践。展区的主题是知识与娱乐，科学与游戏。在轻松愉快的氛围中获得科技启蒙教育，真正做到寓教于乐。本展区可分成“一园三区”，供小朋友休息娱乐的街心花园；1-4岁感知外部世界的梦幻森林，如电动秋千、勇敢者道路等；5-8岁认知外部世界的游玩场所，如小小建筑师、植物学小博士等区域；9-12岁参与科技活动的实践区域，如光控飞机、可视通讯等。展示面积为1200平方米。
智慧之光
智慧之光展区以大量的互动展品为主要展示手段，演示物理学、数学、化学、生物学等学科的典型现象，揭示其基本规律和基本原理，培养参观者的动手能力，了解科学方法和科学思想，以及科学家孜孜不倦的探索精神。整个展区的布展是基于“观察自然现象→整理分析典型现象→了解自然规律”的创意，分设序厅、中央活动区和互动展品区，展示面积约1800㎡（包括夹层）。
设计师摇篮
设计师摇篮展示主题是计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM），展示面积800㎡。参观者在这里可以亲自动手参与一些简单的设计和制造活动，体验现代设计和先进制造的一些基本技术，包括（CAD/CAM）、激光刻录技术、快速成型技术等。展区设置有设计制造区、游客设计区、设计杰作区，主要有礼品雕刻站、三维头像扫描与制作、柔性装配线、名片贺卡制作站、MTV制作站、CAD教室、设计长廊等展项。 地面二层是科技馆二期展馆之一，内有地球家园、信息时代、机器人世界、蜘蛛展四个展区。
地球家园
地球的自然环境随着人类社会的发展而受到越来越严重的影响，工业革命之后，由于生产力的迅速提高和人口的剧增，引发了一系列的生态环境问题。可持续发展已经引起了全人类的共同关注。地球家园展区将通过生态灾难、苏州河的变迁以及环境知识三部分的展示对可持续发展的相关问题做出回答。
信息时代
信息技术的发展，极大地改变了人们的生活、学习和工作的方式。各行各业的应用技术不断地升级换代，推动了产业结构的整体调整化，整个社会处在转型的过程中。该展区通过各种实物的展示，使参观者了解信息技术与传统技术的差异，认识信息技术在现代生活、学习和工作中的应用，体验信息时代的社会特征，以加深对信息化社会的理解，愉快地融入飞速发展的信息社会。
机器人世界
以简单的自动机械为基础的传统机器人技术开始转变为基于信息技术为基础的现代机器人技术。机器人的适用范围渗透到人类活动的各个领域。机器人世界展区让游客在各种与机器人有关的活动中，了解机器人技术是结合了多学科技术的综合性技术。在里面游客可以观看到机器人做操，跟机器人比射箭，看机器人跳舞，体会到机器人给你带来的乐趣。
蜘蛛展厅
蜘蛛展厅的门口共有6个蜘蛛章，里面主要介绍了世界各地的蜘蛛。如毒蜘蛛等，蜘蛛的习性，蜘蛛的产卵方式，蜘蛛的生活。 地面三层是该馆新近建成的二期展馆之一，内有探索之光、人与健康、宇航天地三个展区。
探索之光
人类在20世纪创造了超越任何世纪的巨大科技成就，深刻改变了人类的生产、生活方式以及认识世界的既有观念。这种空前的变化不仅极大地推动了社会的发展，也极大地提高了人类的生活质量。如果说“智慧之光”展区反映了19世纪人类对自然科学的认识，那么“探索之光”展区就是一个反映20世纪科技光辉的展区。在这个展区里展示包括量子论、相对论、物质结构、基因技术、核能、激光等20世纪的最重要科技成就。
宇航天地
广袤的宇宙，繁星闪烁，充满了神秘感，宇航是人类永恒的话题。宇航的实现可以说是20世纪科技最伟大的创举。宇航天地展区规划了宇航知识区、宇航训练体验区、宇航成就陈列区和太空剧场四个区域。其目的是让游客在各种体验性的活动中，了解和认识和宇航相关的问题。
探索者长廊
“探索者长廊”主要介绍那些在人类历史上留下不朽业绩的科学家及其事迹，将焦点集中在20位科学家身上，他们在过去的三千多年里，用智慧改变了人类对世界的认识及生活的方式。 在人物筛选上，一方面强调在推动科学和文明向前发展中具有划时代意义的关键人物，另一方面也适当兼顾古、今、中、外历史悠久、科学研究的门类丰富等特点。
