Экспозиция музея ИНТЗ состоит из 9 разделов и размещена в восьми залах площадью 562 кв. м.

Геолого-минералогический раздел рассказывает о выдающихся геологах – сибиряках и профессорах-геологах ТюмГНГУ. Экспозиция отражает многообразие минерального царства Земли, в том числе Тюменской области, показаны редкие коллекции горных компасов, наборы геодезических и скважинных инструментов, станки для изготовления шлифов горных пород и многое другое. В музее имеется богатая подборка старинной геологической литературы, выпущенной с конца ХIХ-го и в первой трети ХХ в., уникальная коллекция географических и геологических карт.

Раздел «История науки и техники, ХVII-ХIХ вв.» располагает уникальными образцами техники прошлого. Среди них: ручной печатный станок фирмы «G.Sigl, Berlin und Wien» 1870 г.; рельс Нижнесалдинского завода 1875 г.; медный пожарный насос 1880 г.; деревянная сверлёная труба – элемент первого за Уралом тюменского водопровода (1864); насос с тюменской водокачки с паровым приводом 80-х гг. ХIХ века и мн. др. В экспозицию включен материал о создании и деятельности Тюменского чугунно-литейного завода Н.Д. Машарова (1899). Не забыта история одного из первых в Сибири заводов – крупнейшего Жабынского механического судостроительного чугунно и меднолитейного завода, построенного И.И. Игнатовым в 1863 г. Интересен комплекс экспонатов по строительству железной дороги Екатеринбург-Тюмень (1885).

Редкие экспонаты размещены в разделе «История радио, телевидения и связи». Широко показана история телеграфа и телефона. Демонстрируются радиоаппаратура военного времени, продукция из многих стран мира. Богата экспозиция послевоенной радиопромышленности. Ранний период развития телевидения показан на примере модели малострочных телевизоров 30-х годов ХХ в. с механическим разложением строк и размером экрана в почтовую марку. Освещена история первого в Зауралье любительского и учебного телевизионного центров в Тюмени (1957-65 гг.). Здесь можно познать историю спутникового телевещания в Сибири, начиная с систем «Орбита» и «Экран», и проследить её до первых попыток приёма телевизионного сигнала непосредственного телевещания с экваториальных спутников (1989-1990).

Значительное место в разделе «История оптики, стереоскопии и звукозаписи» занимает показ истории оптики, включающий уникальные предметы: камера-обскура; коллекция старинных фотообъективов. Дополняют восприятие оптические приборы: телескоп конца ХIХ в. фирмы Швабе, микроскопы конца ХIХ в., электронные микроскопы, бинокли, дальномер и т.д. В экспозиции  посетители музея неизменно обращают внимание на уникальные образцы аппаратов звукового воспроизведения: коллекцию фонографов (1890-1928), музыкальных шкатулок середины ХIХ в., граммофонов, патефонов отечественного и зарубежного производства.

По инициативе Виктора Копылова и при непосредственной поддержке Владимира Новосёлова, в 2012 году был открыт для посетителей в отдельном зале раздел «История авиации, космонавтики, моторо- и ракетостроения». В экспозиции показана уникальная подлинная продукция высокотехнологичного производства — моторостроения, организованного в сложных условиях, но игравшего исключительно важную роль в укреплении обороноспособности страны и во многом обеспеченное специалистами Тюменского машиностроительного техникума, Тюменского индустриального института-Тюменского государственного нефтегазового университета.

Кроме этого в музее имеются разделы: «Д.И. Менделеев — Гений и Гражданин России», «История крестьянского хозяйства и сельскохозяйственной техники Западной Сибири», «История открытия нефти и газа в Западно-Сибирском регионе», «История ТИИ-ТюмГНУ».

Для обозрения посетителей представлены темы: «История науки, промышленности и техники XIX-ХХ вв.», «Из истории освещения и электричества в Тобольской губернии», «Открытие рентгеновских лучей», «Наш край в годы Великой Отечественной войны 1941-1945 гг.», «История персонального компьютера».

Многообразны и коллекционные выставки: самоваров, швейных машинок, весов, часов, пишущих машинок, керосиновых ламп, измерительного и слесарного инструмента, замков и др.

Наука и техника – важнейшая черта современной жизни. Для того чтобы понять значение техники наших дней, надо знать историю её открытий и изобретений. Ознакомившись с музеем, гости могут увидеть техническую эволюцию человечества.