大沽口炮台博物馆占地面积为1000余平方米，总建筑面积为3585平方米，设计造型为“不规则放射状”，整体建筑材料为锈钢板，博物馆内部分为展厅、临时展厅、放映厅、库房和其他附属用房等。展厅内设有四大展区，主题分别为“大沽口”、“战争”、“辛丑条约”、“永远的大沽口”。其中，“大沽口”主题展厅展现了大沽口的历史地位和战略地位。“战争”主题展厅展现了展馆外主题纪念公园中的展品和战争的效果。“辛丑条约”主题展厅展现了辛丑条约签订的过程。“永远的大沽口”主题展厅透过该展厅的玻璃窗重点介绍了大沽口炮台遗址。