박물관은 울산광역시 울주군 두동면 천전리 대곡천변 반구교 입구에 위치하고 있으며, 부지 8,960㎡에 향고래를 형상화한 목조건축물로 건물연면적 2,025㎡의 중층구조로 이루어져 있다.

박물관 주요 전시물은 반구대 암각화와 천전리 암각화의 실물모형, 암각화 유적을 소개하는 입체적인 영상시설, 선사시대 사람들의 생활을 이해할 수 있는 각종 모형물과 사진 등이 전시되어 있다.

전시시설과는 별도로 교육 및 강좌를 위해 마련된 세미나실, 회의실과 수장고 등을 갖추고 있으며, 다양한 문화행사를 개최하고 있다.