Những hình ảnh, hiện vật về tinh thần quyết chiến, quyết thắng, mưu trí, sáng tạo của quân dân thủ đô được nêu bật, với hai khu trưng bày chính:
- Hai tầng trong nhà bảo tàng, giới thiệu truyền thống của lực lượng vũ trang thủ đô và sa bàn tổng hợp trận "Điện Biên Phủ trên không".
- Ngoài trời, trưng bày các vũ khí, khí tài lập công của quân dân thủ đô và xác máy bay B52 được xếp đặt với chiều dài 48,07m, sải cánh 56,42 m.
77B, Đội Cấn, Phường Đội Cấn, Quận Ba Đình, Hà Nội
181B, Đội Cấn, Phường Đội Cấn, Quận Ba Đình, Hà Nội
110A, Ngọc Hà, Phường Đội Cấn, Quận Ba Đình, Hà Nội
157, Đội Cấn, Phường Đội Cấn, Quận Ba Đình, Hà Nội
19, Ngọc Hà, Phường Đội Cấn, Quận Ba Đình, Hà Nội