Ketika memasuki bagian dalam museum, pada pintu masuk, pengunjung akan melihat bermacam-macam logo seluruh wilayah Sumatera Barat, serta miniatur perkarangan dan bangunan Museum Adityawarman. Museum Adityawarman juga mempromosikan museum-museum lain yang berada di Sumatera Barat yang tertempel di dinding sebelah kiri pintu masuk. Pada bagian pintu, masuk pengunjung juga akan disambut oleh resepsionis.
Ada berbagai macam koleksi Museum Adityawarman. Koleksi-koleksi museum dikelompokkan menjadi 10 macam jenis koleksi, yaitu biologika, geologika/ geografika, etnografika, arkeologika, historika, filologika, numismatika/ heraldika, keramologika, seni rupa, dan teknalogika. Jumlah koleksi yang ada di Museum Adityawarman mencapai 6.217 koleksi, serta 100 jenis tanaman berupa apotek hidup dan pohon lindung.
Pada bagian pintu masuk sebelah kanan, berdiri patung laki-laki yang mengenakan pakaian adat tradisional Minangkabau. Pada ruangan yang sama, terdapat beberapa buah naskah kuno Minangkabau yang bertuliskan huruf Arab-Melayu. Ruangan itu juga menyimpan miniatur yang menggambarkan kehidupan dan masyarakat Minangkabau. Replika mini tersebut terdiri atas bangunan Rumah Gadang, surau, kincia aia (kincir air), sawah, sungai, lasuang (lesung), area bercocok tanam, balai dan lain lain sebagainya yang dilapisi dan dilindungi oleh kaca sehingga tetap terjaga dengan baik. Kemudian ada juga replika warung dan gerobak tradisional khas Minangkabau, serta pedati, yaitu sebuah kendaraan tradisional Minangkabau. Ruangan tersebut juga dipajang buku-buku yang berhubungan dengan Minangkabau di dalam sebuah lemari kaca, tetapi buku-buku tersebut hanya dijadikan sebagai pajangan. Terdapat juga beberapa koleksi benda-benda rumahan atau pajangan zaman dahulu.
Untuk mengunjungi lantai bawah, pengunjung dapat berjalan turun dari tangga yang ada di ruangan sebelah kiri tadi. Pada lantai bawah tersebut, akan disuguhkan berbagai macam koleksi yang menarik, seperti perhiasaan masyarakat Minangkabau zaman dulu, seperti cincin, kalung, gelang, hiasan kepala, dan sebagainya, serta perhiasaan yang dipakai dalam acara adat pernikahan Minangkabau. Bahkan, ada satu ruangan yang mengkhususkan untuk menyimpan koleksi berbagai macam suntiang, yaitu hiasan kepala wanita yang digunakan pada saat upacara pernikahan atau baralek. Di lantai yang sama, juga tersimpan alat dan perlengkapan penangkap ikan tradisional seperti bubu, keramik kuno peninggalan China, Jepang, dan Eropa, naskah-naskah kuno, alat musik tradisional seperti rabab, bansi, koleksi artefak masyarakat Minangkabau zaman prasejarah seperti kapak batu, kapak lonjong, kapak persegi, belincung, koleksi sampel batuan yang terkandung dalam perut bumi Sumatera Barat seperti timah, nikel, kwarsit, senjata yang digunakan masyarakat Minangkabau zaman dahulu seperti pistol, keris, alat pembuat kue seperti kue sapik, kue maloyang, guci-guci kuno dari tanah liat, alat dan perlengkapan acara pernikahan tradisional Minangkabau.
Pada bagian belakang museum, yang masih berada di lantai bawah terdapat sebuah ruangan khusus, yaitu Museum Randang. Sesuai dengan namanya, terdapat berbagai jenis randang khas Minang, seperti randang dagiang, randang, talua, randang jariang, dan sebagainya. Ada juga sebuah peta yang menggambarkan persebaran rendang di seluruh dunia, yang membuktikan bahwa rendang menjadi salah satu makanan yang mendunia dan menjadi favorit banyak orang.
Memasuki ruangan lainnya, terdapat koleksi perkakas dan alat dapur zaman dahulu yang digunakan oleh masyarakat Minangkabau seperti kambuik, niru, tungku, dandang, lasuang, pangukua karambia (pemarut kelapa), parutan kelapa, bangku duduk dari kayu, sendok masak dari kayu dan tempurung kelapa, dan lain sebagainya. Ada juga beberapa foto masyarakat Minangkabau yang menggambarkan kehidupan masyarakat Minangkabau zaman dulu, serta bangunan-bangunan seperti rumah masyarakat, Rumah Gadang, dan surau. Â
Masih di lantai yang sama, tetapi ruangan berbeda, terdapat Galeri Pameran Kebudayaan Suku Mentawai. Pada galeri tersebut ditemukan beberapa koleksi peralatan masak dan makan, seperti tudung saji, piring, cerek, gelas, serta alat-alat berburu, mesin jahit, telepon kabel kuno, aneka taxidemi fauna, seperti harimau sumatera, jerapah, ular, berbagai jenis kupu-kupu, rusa, kucing hutan, elang, kerang-kerangan, dan masih banyak lagi. Pada bagian lainnya, terdapat beberapa miniatur atau arsitektur Rumah Gadang, bangunan tradisional, dan Candi Borobudur.
