建川博物馆主题馆分别有：兵工署第一工厂旧址博物馆、抗战文物博物馆、兵器发展史博物馆、票证生活博物馆、中医药文化博物馆、重庆故事博物馆、中国囍文化博物馆、民间祈福文化博物馆等8个主题博物馆，各类文物藏品4万余件，国家一级文物67件。
兵工署第一厂旧址博物馆，坐落在原兵工署一旧址的一个防空洞内。以文物、布局、场景修复、多媒体展示等形式，真实地反映了第一兵厂的历史特点和中国民族兵工业发展的艰难历程，展现中华民族顽强的抗战精神。
武器史博物馆通过各种武器文物，还原了武器由粗犷、笨拙、功能单一到精巧、快捷、强盛的历史全貌，全面展现了人类文明、技术、军事的发展历程。
票证生活博物馆，通过展示票证时代人们在吃饭、穿、住、用、行、行、活等细节上，辅以各种票证实物，清晰地勾画出中国人的社会风尚和生活习俗，形成了几代人求生存、求幸福的岁月画卷。
其中，主要有抗日战争、兵工、民俗、红色年代等现代史物，包括从辛亥革命到改革开放一百年来中国的历史积淀，反映了重庆建川博物馆和平征战的宗旨；搜集未来教训；搜集和平灾祸；继承民间习俗。
抗战系列：中流砥柱馆、正面战场馆、不屈战俘馆、飞虎奇兵馆、川军抗战馆等。
红年代系列：陶瓷馆、生活用品馆、章钟印刷馆、镜面馆、知青生活馆、中航工业三线博物馆、李振生摄影博物馆等。
民俗系列：三寸金莲馆、旧家具馆、国防兵器馆、国防重兵器馆、长江漂流纪念馆等。
地震系列：震撼日记5.12-6.12馆、地震美术作品馆、5.12抗震救灾纪念馆、胡慧珊纪念馆。
扩展：
湿气是文物的大敌，因为它是一座重建洞穴的博物馆。根据馆方介绍，为了降低湿度，他和团队通过引流、放置干燥剂、除湿机等方法，尽量减少洞内的湿度，保护文物安全。为了保持遗址原貌，防空洞内的建筑均可逆向施工，尽量减少干扰。为了保证人员的安全，博物馆洞顶采用粗钢网和小钢网进行加固，防止了碎石和泥土的脱落。与此同时，博物馆将实行人潮限制和单向流动路线。如人数超过一定限额，将自动报警，并暂停参观。