玄武洞ミュージアムの真骨頂は、地球誕生から生命の進化、そして現代に至る地質学的奇跡を凝縮した展示構成にあります。館内は大きく地質・鉱物エリアと化石・恐竜エリア、そして但馬の伝統工芸エリアに分かれており、それぞれ圧倒的な情報密度を誇ります。
最大の見どころの一つが、世界中から集められた巨大アメジストドームや蛍光鉱物の神秘的な輝きです。ブラックライトで鮮やかに発光する鉱物コーナーでは、子どもから大人まで感嘆の声を漏らしています。さらに、ティラノサウルスの全身骨格レプリカをはじめ、三葉虫やアンモナイト、太古の魚類などの本物化石が壁一面、フロア一面に整然と配置されています。
また、学術的に極めて重要な意味を持つのが「地磁気逆転」に関する展示です。かつて地球の磁場が現在とは逆（北極がS極、南極がN極）であったという歴史的事実を、京都帝国大学の松山基範博士が世界で初めて発見する契機となったのが、まさにこの玄武洞の玄武岩でした。地球科学史の金字塔とも言える大発見のドラマが、臨場感あふれるパネルや実物標本とともに詳細に解説されており、知的好奇心を刺激します。
展示の終盤には、豊岡の伝統工芸である「豊岡杞柳細工（きりゅうざいく）」の繊細な籠やバッグ、現代作家のアート作品が展示され、地球の生み出した岩石と人間の手仕事の結びつきを美しく表現しています。
