吐魯番博物館始創于1956年，2009年9月，新館建成并免費對公眾開放。新館占地面積30畝，陳列面積4278平方米，現有藏品20637件（套），其中，珍貴文物892件（套），一級文物149件。藏品分為35種，包括石、陶、木、銅、鐵、金、銀器、錢幣、毛麻絲織品、皮質品、木雕、泥俑、繪畫、考古人類學標本、動植物化石標本、糧食、干果及各類食品等。現設吐魯番通史展、吐魯番出土文書展、吐魯番巨犀化石展、吐魯番出土錢幣展等常設展覽。
距今2500年的箜篌
博物館展廳里有一件木制樂器，是古代箜篌，有2500年左右的歷史，2003年出土于洋海墓地。它由一整塊木料刻挖而成，包括音箱、頸、弦和弦桿幾部分，弦首有明顯的五道系弦的痕跡。
箜篌是一種古代的彈撥樂器，當時的人們在舉行重大禮儀，特別是原始宗教活動時使用，后來逐漸失傳。古代文學作品中不乏有關箜篌的描寫，一些壁畫和浮雕中也能窺見其大致模樣，但實物傳世甚少，今人難以知曉它的具體構造。洋海墓地出土的這件箜篌，是我國現存較早的箜篌，且保存較為完整，堪稱樂器史上非常重要的發現。它為研究古代豎琴構造和音律提供了難得的資料。
全世界現存最早的假肢實物
展廳里有一個既像船槳又像棒球棍的木制品，是博物館的考古學者在勝金店的漢代墓葬中挖掘的，對于它的用途，專家學者也是百思不得其解，各種猜測都有。
雖然沒有定論，但大家還是將這件物品帶了回來。后來準備將墓葬回填時，考古專家呂恩國教授又跑到現場去仔細查看墓主人的尸骨，頓時豁然開朗：這是一個假肢，墓主人的腿骨膝蓋以下是向上彎折的，這個假肢綁在大腿上，就可以行走了。據悉，這是世界上現存最早的假肢實物。由此可知，早在漢代中國人就已懂得使用假肢。
全世界現存最早的地毯
哪里才是地毯的故鄉？各國專家眾說紛紜，出土文物是最有力的物證。過去，學術界大多認為，20世紀20年代在阿爾泰山北麓巴澤雷克（今俄羅斯境內）發掘出土的栽絨毯，是世界上最早的栽絨地毯。
突破點出現在2003年，鄯善縣洋海Ⅰ號墓地出土了一件距今約2800年的栽絨毯。德國考古研究院經過研究斷定，這是全世界現存最早的地毯。它的使用時間比較久，上面的毛已經磨損了，但可以看出是用剪刀扣法制作而成，其特點就是越拽越緊。
臺藏塔遺址發現的唐代歷日
所有文物修復中，文書修復是最重要的，由于帶有文字的文物所給出的信息，往往會比其他文物更多，因此更有研究價值。
吐魯番氣候干燥、氣溫較高，保存了數量驚人的文書，這些魏晉以來的文書，包括公文、契約、書信、藥方、佛經、學生習作等幾十類，其內容大多是史書上沒有記載的，堪稱古代的百科全書。
2005年在臺藏塔發現的唐代歷日（圖⑤，李亞楠攝，人民視覺）是迄今為止發現的唯一唐代歷日實物。歷日，簡單說就是今天的黃歷。
這份唐代歷日的發現非常偶然。臺藏塔遺址以前一直被老鄉當做羊圈，歷日是一個男孩從泥坯縫隙中無意間掏出來的。當時掏出來的都是一些紙團，展開后清洗才發現是唐代的歷日，被撕成了一條一條的。
