上海科技馆建筑由地下一层、地面四层，附带一个办公群楼组成。整个建筑显螺旋型上升形态，校园科技馆展品生产，表现了科学技术的不断进步。建筑的中间是一个具有标志性的巨大玻璃球体，镶嵌在一潭清水之间，校园科技馆，它寓意着生命的诞生。
地下一层该层主要设有两个IMAX科学影院（IMAX三维巨幕影院和球幕影院）、张江创新成果展、快餐厅。 地下一层是该馆服务设施最集中的公共区域，内有售票大厅、大食代上海科技馆地下一层(20张) 美食天地、休闲长廊和临展大厅。此外，校园科技馆展品销售，也在该区域中。
人类在20世纪创造了超越任何世纪的巨大科技成就，深刻改变了人类的生产、生活方式以及认识世界的既有观念。这种空前的变化不仅极大地推动了社会的发展，也极大地提高了人类的生活质量。如果说“智慧之光”展区反映了19世纪人类对自然科学的认识，那么“探索之光”展区就是一个反映20世纪科技光辉的展区。在这个展区里展示包括量子论、相对论、物质结构、基因技术、核能、激光等20世纪的最重要科技成就。
