國家航空太空博物館中所收藏的飛機和太空梭數量堪稱全球第一。這些展覽都是原物展出或是原物的備用機型，因此讓這數百件驚人的展品更添幾分真實感。
仔細探索 22 個不同展區，其中展示著各個航空時期的飛行器，從「早期飛機」(Early Flight) 區看來搖搖欲墜的裝置，到「阿波羅上月球」區的太空梭。「飛行里程碑」(Milestones of Flight) 是陳列區，展品包括 1903 萊特飛行器、查爾斯‧林白首次橫跨大西洋時搭乘的聖路易斯精神號，以及阿波羅 11 號的指揮艙。
互動展區是寓教於樂又驚險刺激的區域。在「事物飛行原理」(How Things Fly) 實作展區中，小朋友可以學會像波音 747 這樣沉重的物品如何飛上天空。爬入機艙模擬器，您可以操控現代噴射機進入戰鬥模式，或是引導未來的太空梭遊覽浩瀚的宇宙。
這座博物館裡也設有「IMAX 劇院」(IMAX Theater) 和「艾伯特愛因斯坦天文館」(Albert Einstein Planetarium)，每日都會播放多部飛機和太空梭相關影片。觀賞影片需要額外付費，但您可藉此讓疲累的雙腳休息，讓家中年幼的成員保持高昂興致。此外，館內還附有類似美食街的用餐區，遊客也可在此稍作休息，祭祭五臟廟。
除了形形色色的展覽之外，國家航空太空博物館全年也會舉辦一系列活動和講座，例如每週三晚間的「專家怎麼說」(Ask the Expert) 精彩講座。多數活動都可免費參與，您可詢問櫃檯當天有哪些活動。
由於博物館參觀人數眾多，建議您提早到場。位於華盛頓杜勒斯國際機場旁的史蒂文‧尤德海濟中心是博物館的附屬設施，也是飛航迷不容錯過的地點。此中心擺放了數千架無法在國家廣場 (National Mall) 展場展示的飛機。除了聖誕節外，兩處展區皆每日開放免費參觀。
