国宝の火焔型土器が博物館の展示の目玉であるが、常設展示のテーマは「縄文時代と火焔型土器のクニ」「雪と信濃川」「織物の歴史」の3つとなっており、3mを超える豪雪地帯である十日町のくらし、縄文時代から続く越後縮に代表される麻織物の歴史などを紹介している。
階構成は1階に展示室、2階に収蔵庫とし、国宝・重要文化財を収蔵する2階収蔵庫には塗膜防水の屋上コンクリートスラブの上に金属屋根を載せ、二重の防水を施し、日射の熱負荷などの外部環境の変化も受けにくい構造としている。空調方式、セキュリティについても文化庁の指導を受け公開承認施設の規準を満たす博物館である。
十日町地方の特性でもある3つの展示テーマを外観のデザイン要素にも取り入れることで、博物館そのものが十日町地方のアイデンティティを表現・発信するシンボルとなり、国内外から訪れる多くの来館者を迎え入れるように計画されている。