W niepowtarzalny sposób zaprojektowana ekspozycja muzealna oddziałuje obrazem, światłem i dźwiękiem. Aranżacja wnętrza i wykorzystanie efektów multimedialnych przybliżają powstańczą rzeczywistość. Głównymi elementami wystawy są zdjęcia w wielkich formatach, monitory i komputery. Wytyczona trasa przedstawia chronologię wydarzeń i prowadzi przez poszczególne sale tematyczne. Zwiedzający poruszają się w scenerii sprzed siedemdziesięciu lat, chodzą po granitowym bruku wśród gruzów niszczonej Stolicy. Sercem Muzeum jest stalowy monument, przechodzący przez wszystkie kondygnacje budynku. Na jego ścianach wyryte jest kalendarium Powstania, a dobiegające z niego brzmienie bijącego serca symbolizuje życie Warszawy w roku czterdziestym czwartym. Zwiedzający mogą zbierać kartki z kalendarza zawierające informacje o działaniach powstańców w danym dniu.
Na drugi poziom ekspozycji można wjechać windą, na której umieszczona została kolekcja powstańczych opasek. Na antresoli zaprezentowano walki w sierpniu i życie codzienne w powstańczej Warszawie. Na trasie zwiedzania znajduje się aranżacja kanału, gdzie identyfikacji z powstańcami służy odpowiednia scenografia, efekty wizualne i dźwiękowe.
Kanał i schody prowadzą na piętro. Ten fragment ekspozycji pokazuje upadek Powstania i następujące po nim wydarzenia – powstanie i działalność PKWN, decyzje Wielkiej Trójki, kapitulację i exodus ludności Warszawy. Wyróżnioną częścią jest Miejsce Pamięci, w którym znajdują się powstańcze mogiły. Odrębne pomieszczenia stanowią sale: „Radiostacje i łączność”, „Poczta Polowa”.
Centralnym punktem drugiej części ekspozycji w sali pod Liberatorem, jest replika samolotu Liberator B-24J w skali 1:1. Dopełnia ją część poświęcona alianckim zrzutom.
W okalającym budynek Muzeum Parku Wolności głównym elementem jest Mur Pamięci, z wyrytymi nazwiskami blisko jedenastu tysięcy Powstańców, którzy polegli w walkach w sierpniu i wrześniu 1944 r. W centralnej części Muru zawieszony jest ważący ponad dwieście kilo dzwon "Monter", poświęcony gen. bryg. Antoniemu Chruścielowi, dowódcy Powstania Warszawskiego.