青海原子城纪念馆总占地面积12.2公顷，是全国惟一全面、系统介绍中国原子能科学事业和核工业创建与发展历程、原子城特殊历史与辉煌成就的大型综合性专题纪念馆，也是集宣传教育、开发研究、收藏展示、旅游观光为一体的综合性红色旅游景区，2009年5月26日免费对外开放。纪念馆由纪念园的纪念广场、“596”之路、纪念墙、和平纪念广场、“中国第一个核武器研制基地”纪念碑等景观和建筑面积为9615平方米的集详细文字介绍、真实文物展示、形象互动装置、真实情景模拟、基地遗址复原等为一体的展示馆组成，集中展现的是我国第一颗原子弹和氢弹成功研制的伟大历程，是“热爱祖国、无私奉献，自力更生、艰苦奋斗，大力协同、勇于登攀”的“两弹一星”精神的集中体现。
纪念馆以传统文物展示与现代科技技术相结合、复原模拟场景与高科技展示场景相衬托，珍藏有退役东风二A导弹弹体、我国第一颗机载原子弹和氢弹模型，我国第一颗原子弹、氢弹试爆成功后《人民日报》出版的号外、喜报原件及球面机床、手摇计算机、大型电子管、精密天平、高速转镜扫描相机等400余件退役珍贵实物和中国核工业发展史、二二一厂史等一批珍贵历史文献资料。
从2001年至今，胡锦涛、温家宝、贾庆林、张德江、刘云山、李长春、贺国强、曾庆红等中央领导和300余名省部级领导干部先后到原子城或纪念馆视察指导。纪念馆累计共接待公众150余万人次，已成为全国重点、青海省最具影响力的爱国主义教育基地、红色文化展示基地和重要旅游目的地。