正厅及以「航空史蹟」、「民用航空」、「航空工艺」及「太空发展」为主的4个展区，并以模型、仪器、图片、纪录片等为展示媒介；除此之外，馆内还设置有2座电影院及1座仿照桃园国际机场塔台所陈设布置、高37公尺的模拟了望台。而在馆内外，也展示有包含HC-3信天翁式水陆救难机、T-28A啄木鸟式教练机、T-CH-1中兴号教练机、F-100超级军刀战斗机、F-104A星式战斗机、RF-101A巫毒式侦察机在内的18架实体展示飞机。桃园国际机场航空科学馆也设有一处可容纳300辆车辆的停车场供旅客使用，并能与桃园国际