平津战役纪念馆是继淮海、辽沈战役纪念馆之后修建的三大战役纪念馆中规模最大的一座。总平面设计利用中轴对称手法和逐步升高的空间序列，创造浓郁的纪念氛围和观众进馆之前进行心理准备的前导空间。入口广场结合战斗场景花岗石浮雕墙和胜利柱顶部的东北、华北两路大军雕像，突出了平津战役的历史特色。展览形式和建筑物构成突破了国内外战争纪念馆沿用已久的展厅加全景画馆的传统模式，首次创设了战役战斗多维演示厅。设计将球幕与环幕电影同场景转换，将战斗模拟合成演示和环形旋转看台相结合，为博物馆建筑开创了一种崭新的展示和观演方式，在国内外尚属先例。

2021 年，平津战役纪念馆基本陈列馆及多维演示馆进行改陈及维修提升。其中，基本陈列馆改陈面积为 6500平方米；多维演示馆面积为2550平方米，主要包括装备升级、场景营造。设计人员结合现代数字技术和展示需求制作数字影片；对公共导视系统、语音导览系统等智慧展馆服务系统进行升级，通过多种途径充实、丰富馆内的基本陈列与多媒体展线。