يشتمل مركز الملك عبدالعزيز التاريخي على "المتحف الوطني" الذي يعتبر من اهم عناصر المشروع ثقافياً وتاريخياً وسياحياً. ويقع المتحف الوطني في الجانب الشرقي من الميدان الرئيسي للمنتزه العام بالمركز وبني على مساحة 17 الف متر مربع وتبلغ مساحة مبانيه 28 الف متر مربع ويضم عشر قاعات رئيسية اقيمت على اساس التسلسل التاريخي والاثري للجزيرة العربية، منها 8 قاعات رئيسية وقاعتان للعرض. * القاعة الاولى الانسان والكون: وتستعرض الحقائق العلمية والظواهر الطبيعية والبيئية للكون منذ خلقه الله حتى فجر التاريخ. ويبرز هنا التصاميم المعبرة عما تهدف اليه هذه القاعة حيث توجد لوحات وصور خرائطية وصخور حجرية وكذا صور للاجرام والكواكب السماوية اضافة للعلوم والمذنبات. وقد زودت هذه القاعة بشاشات وغرف تلفزيونية متطورة تربط الزائر والمشاهد بما في داخل القاعة من علوم وتاريخ وآثار. وتم عرض مجموعة من الصخور الحجرية التي نقش عليها بعض النقوش التاريخية، وكذا التغيرات المناخية والجغرافية كالصحاري والمياه والبحار والرمال والواحات وغيرها من البيئات الطبيعية للزواحف والحيوانات الضخمة، وقد عرض في جانب منها أحد الفيلة من نوع الماستو دون الذي يعتقد انه عاش بالجزيرة العربية قبل 12-17 مليون سنة، اضافة لزواحف اخرى وكذا صور ومجسمات ومساكن توضح حياة الخلاء للانسان ما قبل التاريخ وبيئته الطبيعية كمنطقة الثمامة البرية. * القاعة الثانية الممالك العربية: وهي القديمة والوسطى والحديثة، ويعرض بهذه القاعة المعلومات المتعلقة بعصور فجر التاريخ والممالك العربية الثلاث، وبعض النماذج المتعلقة بتلك الممالك والنقوش والعادات البارزة فيها ومنها نماذج لمدائن صالح وقبورها ومدائن العُلا وقرية الفاو، وغيرها من المعالم الاثرية. * القاعة الثالثة العصر الجاهلي: وتستعرض هذه القاعة الوضع الثقافي والاجتماعي للعصر الجاهلي في الجزيرة العربية، واهمها الاسواق العربية ونماذج لها كسوق عكاظ بالقرب من الطائف وسوق ذي المجازة قرب مكة والمشقَر ودومة الجندل ونجران. ووضعت نبذة عن تلك الاسواق وكذلك عن الشعر واهتمام العرب به. * القاعة الرابعة البعثة النبوية، وتستعرض لمحات من سيرة النبي صلى الله عليه وسلم منذ ولادته وحتى هجرته الى المدينةالمنورة مروراً بفترة نزول الوحي وبدايات دعوته عليه الصلاة والسلام الى الاسلام. ووضعت هذه القاعة بشكل طريق يمثل تلك الجوانب، بداخله مؤثرات صوتية خفية كنشيد "طلع البدر علينا" واصوات مرتبطة بتلك الجوانب. * القاعة الخامسة قاعة الاسلام والجزيرة العربية: وذلك لفترة ما بعد الهجرة النبوية الى ما قبل الدولة السعودية. ويشتمل هذا الجانب من القاعة على مجسمات وبوابات وجدران من الحجر والاشكال والتصاميم لتلك العصور الاسلامية وصولاً الى الدولة السعودية. واحتوت هذه القاعة على مجموعة من التحف والنوادر النحاسية وغيرها تمثل تلك العصور الاسلامية بالجزيرة العربية. * القاعة السادسة الدولة السعودية الأولى والدولة السعودية الثانية: ومن اهم اقسامها "الدرعية". وتعرض هذه القاعة نماذج لمنطقة الدرعية والابنية الطينية وكذا مجموعة من النوادر الاثرية والصور والمجسمات التي تنبئ عما بداخل هذه القاعة، وما يتحدث عن الدولتين السعودية الاولى والثانية. * القاعة السابعة توحيد المملكة: وهذه القاعة تعرض فكرة توحيد المملكة وفترة جهاد الملك عبدالعزيز بن عبدالرحمن في عملية توحيد المملكة وحتى وفاته، وشملت عدداً من المجسمات الهندسية المعمارية التاريخية التي تمثل البناء التراثي في مناطق المملكة، اضافة للادوات والألبسة واللوازم الحرفية والصناعية في كل منطقة. * القاعة الثامنة قاعة الحج والحرمين: ويعرض بهذه القاعة تاريخ الحج منذ عهد الاسلام وتاريخ الحرمين الشريفين والتطور الذي صاحب ذلك ووسائل الحج عبر العصور حتى عهد خادم الحرمين الشريفين الملك فهد بن عبدالعزيز. وفيها كذلك صور قديمة ونادرة للكعبة المشرفة والحرم والاماكن المحيطة به، اضافة لأحد ابواب الكعبة القديم، وتعرض كسوة الكعبة والتصاميم الهندسية المعمارية التي تمثل اسقف واعمدة الحرم المكي والمدني وانظمة التوسعة الحديثة التي شملت الحرمين. كما تم عرض جانب تراثي لاحد المنازل بطريق الحج يوضح كيف كان اصحاب تلك المنازل يحفظون الماء في خزانات قديمة حجرية لبيعها الى الحجاج آنذاك. اضافة لبعض التحف والنوادر ومعلومات عن الحج وتطوره. واجمالاً تشهد قاعات المتحف الوطني قطعاً ومواد اثرية ووثائق ومخطوطات ولوحات عرض وخرائط ورسومات ومجسمات وافلاماً وثائقية وافلام محاكاة يتم عرضها باستخدام الاساليب التقنية الحديثة، وتجمع هذه القاعات بين ثراء المحتوى والعرض الشيق.