中国大运河博物馆位于杭州市北部拱宸桥地区，东起金华路、南至衢州街、西临京杭大运河，北接拱墅区政府。它的西侧是古老的拱宸桥。总用地面积52910平方米（含运河文化广场），建筑面积10700平方米。博物馆建筑风格总体定位∶ “传统而不复古” 。建筑环运河文化广场呈扇形状布置，造型平坡结合，立面细部上提取中国古代传统建筑符号，经提炼简化，通过独特的开放式格局，将室内外融为一体，运河及桥、船、埠巧借为活的展物。 博物馆以一层为主，局部二层，并有部分地下室。首层主要是博物馆常规展示部分，共四个厅，一条展廊，二层主要是资料室，视听室，办公室，另有半景展厅等。

    中国大运河博物馆展览区共分五个展厅：

    即序厅——《地球上的运河、中国大运河》；

    第一展厅——《运河的开凿与变迁》；
 
    第二展厅——《大运河的利用》；

    第三展厅——《大运河杭州段的综合保护》；

    第四展厅——《运河文化》；

    各展厅通过图片、实物、模型等形式，展示和解释大运河丰富的自然人文景观。京杭大运河博物馆，第一展厅里，用人物雕像、历史图片展现运河连接中国五省四市、贯通五大水系，波澜起伏的历史故事。第一展厅中有一把考古出土的春秋战国时期的青铜戈，距今已有二千四百多年历史，是博物馆中年代最早的一件文物。第二展厅展现的是“大运河的利用”。很多和运河漕运有关的文物全在这里。最具历史价值的是清代“苏州府”官斛，这种木制锥形器皿，是当时政府向百姓收粮用的一种计量工具，过去运河上都是漕船载粮，交粮时将米由舱内取出用斛量，叫“起米过斛”。一斛相当于五斗，约三十五点八公斤。还有一幅七百多平方米的环形银幕，十八台投影仪播放着当年运河漕运宏大场面，气势壮阔。

    京杭大运河博物馆，第三展厅，地上是一条流动的运河，闪闪发光。原来，这里用微缩模型做出了大运河及两岸的九座城市，放在玻璃地面下。第三展厅还有个“模拟运河之旅船舱”，坐进去，能看到实景拍摄的大运河沿途风光。第四展厅主题是“运河文化”。山东聊城面塑、江苏扬州剪纸、江苏无锡泥人等运河边城市代表物品摆放到一起，足见大运河孕育出的两岸文化之丰富。

    中国大运河博物馆不是一座单纯的、普通意义上的博物馆。它一方面是一个全方位、多角度反映和展现运河自然特性、人文精华等各个方面的大型博物馆，另一方面又是运河文物、文献资料等的征集、收藏中心和运河文化的研究和展示中心，同时结合运河文化广场功能又是运河旅游的中心枢纽和游客综合服务中心。可以说运河博物馆是一座具有多样功能和多种特性的综合性运河文化中心。