吐鲁番博物馆是新疆第二大博物馆，收藏着吐鲁番地区出土的上至旧石器时代下至近现代的5000多件文物精品，是了解吐鲁番历代社会、政治、军事、经济、文化生活的一部微缩的百科全书。博物馆设计风格独特，厚朴凝重，突出了西域地方民族特色和历史沧桑感。整个展厅分为出土文物陈列厅、古尸陈列厅和巨犀化石厅三部分。其中吐鲁番地区出土古尸陈列厅是具神秘性和吸引力的展厅。这里展出的11具干尸，从春秋战国时期至清代时期的古尸，主要出自阿斯塔那—哈拉和卓墓葬群和苏巴什古墓群、洋海古墓群等。巨犀化石陈列厅内的巨犀化石是吐鲁番博物馆的镇馆之宝。据考证，这是目前世界上出土完整的一具巨犀骨架化石。出土文物陈列厅分石器时代和姑师（车师）时期，高昌郡、高昌王国、唐代西州、回鹘高昌等5个文化单元，集中反映吐鲁番地区的社会历史发展过程和文明成果。
