W niepowtarzalny sposób zaprojektowana ekspozycja muzealna oddziałuje obrazem, światłem i dźwiękiem. Aranżacja wnętrza i wykorzystanie efektów multimedialnych przybliżają powstańczą rzeczywistość. Głównymi elementami wystawy są zdjęcia w wielkich formatach, monitory i komputery. Wytyczona trasa przedstawia chronologię wydarzeń i prowadzi przez poszczególne sale tematyczne. Zwiedzający poruszają się w scenerii sprzed siedemdziesięciu lat, chodzą po granitowym bruku wśród gruzów niszczonej Stolicy. Sercem Muzeum jest stalowy monument, przechodzący przez wszystkie kondygnacje budynku. Na jego ścianach wyryte jest kalendarium Powstania, a dobiegające z niego brzmienie bijącego serca symbolizuje życie Warszawy w roku czterdziestym czwartym. Na parterze przedstawiono czas okupacji i sam wybuch Powstania – godzinę „W”. W oddzielnym pomieszczeniu eksponowane są maszyny drukarskie z lat czterdziestych, wszystkie są sprawne i drukują m.in. historyczne obwieszczenie z 3 sierpnia 1944 roku, "Biuletyn Informacyjny" oraz ulotki okolicznościowe.

W przeznaczonej specjalnie dla dzieci Sali Małego Powstańca - jedynej tego typu w Polsce - jasnej i kolorowej, dzieci uczą się historii oglądając teatrzyk powstańczy czy wcielając się w rolę harcerskich listonoszy i sanitariuszek. Najmłodsi goście mają do dyspozycji repliki dawnych zabawek, gry planszowe i puzzle.

Na drugi poziom ekspozycji można wjechać windą, na której umieszczona została kolekcja powstańczych opasek. Na antresoli zaprezentowano walki w sierpniu i życie codzienne w powstańczej Warszawie. W kinie Palladium wyświetlane są trzy powstańcze kroniki filmowe Biura Informacji i Propagandy AK, pokazywane w czasie Powstania. Na trasie zwiedzania znajduje się aranżacja kanału, gdzie identyfikacji z powstańcami służy odpowiednia scenografia, efekty wizualne i dźwiękowe.

Kanał i schody prowadzą na piętro. Ten fragment ekspozycji pokazuje upadek Powstania i następujące po nim wydarzenia – powstanie i działalność PKWN, decyzje Wielkiej Trójki, kapitulację i exodus ludności Warszawy. Wyróżnioną częścią jest Miejsce Pamięci, w którym znajdują się powstańcze mogiły. Odrębne pomieszczenia stanowią sale: „Radiostacje i łączność”, „Poczta Polowa”.

Centralnym punktem drugiej części ekspozycji w sali pod Liberatorem, jest replika samolotu Liberator B-24J w skali 1:1. Dopełnia ją część poświęcona alianckim zrzutom. W sali prezentowane są również wystawy czasowe, odbywają się konferencje, spotkania promocyjne, itp. W jej podziemiach znajduje się sala „Niemcy”, przedstawiająca Powstanie widziane oczami tych, przeciwko którym wybuchło.

W okalającym budynek Muzeum Parku Wolności głównym elementem jest Mur Pamięci, z wyrytymi nazwiskami blisko jedenastu tysięcy Powstańców, którzy polegli w walkach w sierpniu i wrześniu 1944 r. W centralnej części Muru zawieszony jest ważący ponad dwieście kilo dzwon "Monter", poświęcony gen. bryg. Antoniemu Chruścielowi, dowódcy Powstania Warszawskiego.