陕西历史博物馆建筑的外观着意突出了盛唐风采，馆舍由馆名碑池、主馆、库区、东南角楼、西南角楼、临时陈列厅、行政用房、业务用房等一组仿唐风格建筑群组成。
陕西历史博物馆馆址在西安市小寨东路翠华路口，其优点是用地方整，四周有路，位于城市干道的交叉口，距市中心较近，交通方便；同时这里距大雁塔曲江风景旅游区仅1千米左右，在城市旅游路线上，与大小雁塔均有较好的通视线；特别因为这块地上无搬迁任务，近旁的干道有城市管网设施，便于工程上马。但其不利之处是用地略感局促，发展余地不大，作为大型公共建筑缺少公共广场或公用绿地。根据上述场地条件及现代化博物馆的功能要求，陕历博建筑物采取了相对集中紧凑型的布局。
博物馆建筑整体充分体现了设计大师张锦秋“在技术上达到国际水平，建筑艺术上成为悠久历史和灿烂文化的象征”的设计思想，着意突出了盛唐风采，反映出唐代博大辉煌时代的风貌。布局设计上，借鉴了中国宫殿建筑“轴线对成，主从有序，中央殿堂，四隅崇楼的特点”。整座建筑主次分明、散中有聚，突出古朴凝重的格调，营造出古代帝宫与传统园林相结合的气氛，再现出传统文化与现代科技融为一体的风范，表现了中国传统宫殿建筑“太极中央，四面八方”的空间构图特色以及千百年来早已潜入中国人空间意识中的“超以像外，得于寰中”的东方宇宙哲理。
2016年，陕西历史博物馆被中国文物学会、中国建筑学会评选入“中国20世纪建筑遗产”。
