以声、光、电等高科技手段，将文物陈列与场景复原、多媒体辅助等手段相结合，清晰地展现了古上海的灿烂文明。总投资1.1亿元、建筑面积约8800平方米的新博物馆。
历史厅：穿梭“时光隧道”
早在6000年前，我们的祖先就已经在这里劳动、生息、繁衍。博物馆的“历史厅”以马家浜、崧泽、良渚、马桥文化到春秋两汉的时间为序，采用丰富的场景复原、大量的文物古迹，将上海悠远而多彩的古代历史娓娓道来。
"最早的上海人”出土于崧泽遗址下层马家浜文化俯身葬墓中，头骨保存大体完整，是一名25至30岁的青年男子，为迄今发现最早的上海先民，故被誉为“上海第一人”。
崧泽文化时期上海先民的生产活动
在良渚文化展厅内，琮、钺、璧等大批玉器反映了我们悠久的用玉传统。据介绍，良渚文化遗址出土的玉器数量之多,雕工之精为世界史前玉器之最。
而且，这一时期出土的玉温润晶莹，没有遭到太多的侵蚀，难能可贵地保存了出土前的原有风貌。“黑衣陶”是良渚时期陶器的一个显著特征。器壁薄而规整，纹饰有鸟首蛇形纹、勾连纹、编织纹及鸟纹等。
良渚文化墓葬发现活人陪葬现象。139号墓的年代属于良渚文化早期，距今约四千五百年，早于我国第一个王朝——夏代五百余年。
马桥文化是以上海市闵行区马桥镇东的马桥遗址第四层为代表的青铜时代早期文化，距今约3300－3000年。这一时期的展品有印纹硬陶罈、灰陶簋商代陶觚等。
水乡厅：流连“古桥流水”
因桥成路，因桥成市——桥是水乡的标识。四周陈列着普济桥、万安桥、迎祥桥、放生桥、九峰桥等古桥模型，墙壁上描绘着青浦境内的古桥“档案”，图文并茂。
走进“水乡厅”，仿佛走进了青浦的水乡城镇，小桥流水、古巷人家、粉墙黛瓦、窄街水巷、石桥横架、水光船影、靓女倩妆，恰如一幅清新可人的水墨画卷，散发着浓郁的乡土气息。
宋代海上贸易非常兴盛，政府从中获利甚丰，因而建立专门的市舶机构来管理对外贸易事宜，一方面给国内商旅出海至外国贩易者发放许可证，另方面招徕外国贾舶进入指定港口，对其进行抽解博买。两宋时期的市舶机构可以看作是近代海关的雏形。