2012年7月，神木市博物馆正式对外开放，成为西北地区规模和馆藏量最大的一所县（市）级博物馆。目前，这里的基本展览以“边塞雄风 朔色长青”为主题，讲述神木市从先秦、秦汉到唐宋元明清时期的古代文明——

这座博物馆位于神木市麟州街西侧，大门前方竖立着一座放大的三只金怪兽雕塑。1957年，这件战国时期的文物出土于榆林市神木县纳林高兔村，在一只弯颈低头的怪兽头顶，双角上共有十六只鸟形怪兽，身似羊，嘴似鹰，角似鹿，蝎形尾。如今，它被收藏于陕西历史博物馆，成为神木市最具代表性的文物。

走进神木市博物馆，先来到负一层的恐龙展厅，分为地球的演化、生命的演化、重返恐龙时代等部分。除此之外，还专门介绍神木地区地质演化，展示神木煤系底层的形成过程。

1929年，在神木市九龙山（东山），我国著名古生物学家杨钟健和法国古生物学家德日进发现一枚恐龙足迹化石，被称为“中国第一恐龙足迹”和“杨氏中国足迹”。2008年，在神木市栏杆堡镇邱井沟和李家南洼在此发现恐龙足迹化石，经过切割搬运至馆内，将两处遗迹复原展示。

1.先秦时期

目前，在神木市内，发现900多处龙山文化遗址，包括石峁、新华、寨峁等。具有独特文化内涵和风采，农耕和游牧文化汇为一体，三皇五帝的足迹迤逦而来。

石峁遗址位于神木市高家堡镇石峁村附近的山梁上，发现体量巨大和结构复杂的门址、城墙、墩台、瓮城等重要遗迹，出土玉器、壁画、陶器、石器、骨器等珍贵的文物。目前，石峁遗址是中国史前时期最大的城址，对进一步理解古国、方国、帝国框架下的早期文明格局产生深远影响。

2.秦汉时期

上将擁旄钺，三军忘死生。秦汉时期，陕北地区是秦都咸阳和汉都长安的屏障地带。多民族长期聚居于此，相互纷争与和睦相处，演绎了一部风云际会的历史。当时，推行屯垦戍边政策，中原移民和兵卒迁入陕北，积极投身于边郡地区的开发，为陕北社会经济的繁荣带来难得的契机。

这里发现大量风格多元的文物，成为民族和文化汇聚交融的见证，不仅有中原汉人制作的陶俑和彩绘陶器，而且有北方游牧民族使用的铜牌饰和削刀等小件青铜器。

3.唐宋元明清时期

堡寨林立，军威赫赫镇边陲。唐宋时期，神木地处边境要冲，乃中原与西北少数民族接壤杂居之地。唐中期后，党项族陆续东迁，唐王朝设麟州以安置党项族人。五代至北宋，麟州战乱频繁，杨家将祖孙三代前赴后继镇守边疆。

这里复原展示了一座党项人的墓葬，发现于神木市太和寨街西约100米处，被称为“太和寨党项墓”。1987年，对此墓进行考古发掘，由土坑墓道和石砌八角形墓室组成，墙壁镶嵌着人物、动物、花卉图案的石刻。

民族融合，瓜瓞绵绵传薪火。元明清时期，陕北地区汉族与蒙古族经济文化交往频繁。在明长城九边体系中，神木境内的延绥镇长城位于万里长城中段，也是明朝与蒙古人交战最频繁的地区之一。

这里陈列的“故特进光禄大夫上柱国左军都督芹川张士合葬墓志铭”、明代长城烽火台包砖、高家堡千佛洞采集的石菩萨等文物，不仅反映了神木地区繁荣的社会景象，而且见证了古代边关贸易和蒙汉一家的历史。

两千多年来，在神木地区，北方游牧民族与内地农耕民族交错。各民族之间的经济文化相互碰撞和相互融合，逐渐形成近现代的陕北神木，陕西省内面积最大的县级市。