中国古代化工厅主要展示中华民族古代化工对世界文明做出的重要贡献，展示有制陶烧瓷、金属冶炼、造纸发明、火药火器等内容。

化学工艺、化学工业、化学工程等，都常被简称为“化工”。化工已成为代表一个综合知识门类和事业的名词，在科学技术和国民经济中，有着举足轻重的地位和作用。

中国近代化工厅主要展示近代中国化工艰难曲折的发展历程，展示有晚清化工、民国化工等内容。中国化工集团厅主要展示所属各企业的主要产品和介绍国际领先的跨国化工公司。

中国化工博物馆是中国第一个化工专业博物馆，是一个展示中国化学工业发展历程和重要成果，讴歌为中国化学工业做出杰出贡献的科学家和企业家，描绘化学工业发展与人类生活的美好愿景，实现中国化工人希望拥有化工专业博物馆的梦想，为青少年教育提供化工知识科普教育基地的行业专题博物馆。

中国化工博物馆共有八个展厅组成，分别为序厅、中国古代化工厅、中国近代化工厅、中国当代化工厅、中国化工集团厅、展望未来化学工业厅、化工与国计民生关系厅、多功能厅，图文并茂、声像并茂，知识性强、互动性强。

中国当代化工厅主要展示新中国从成立到进入21世纪，在中国共产党和原化工部和石化局的领导下，经过50年的艰苦创业，新中国化学工业得到了快速发展。