在华严寺院内。博物馆有4个展室，陈列面积为238平方米，展出历史文物、动植物化石380余件。其中有在大同市新荣区总高墩村发现的长达10余米的恐龙脊椎化石，在大同城西青瓷窑发现的文化遗址模型。馆内还陈列有春秋、战国时代（前770-前221年）的鼎、壶、戈、剑等，还有从大同东郊石家寨司马金龙墓内出土的文物450余件，其中有一批是极为珍贵、罕见的艺术品。