Durante el recorrido por las diferentes salas que forman la instalación, CosmoCaixa pone al alcance del visitante una serie de exposiciones temporales y permanentes, cuya intención es acercar la ciencia a todo aquél que lo desee.

Entre los espacios y exposiciones más singulares del museo destacan el Bosc inundat (Bosque inundado), que recrea un ecosistema amazónico dentro de un invernadero de mil metros cuadrados y que acoge especies animales y vegetales típicas de la zona (incluyendo pirañas y cocodrilos), el Mur geològic (Muro geológico), formado por siete grandes cortes de roca real que permiten interpretar la geología del mundo, o la Sala de la Matèria, un viaje apasionante por la evolución de la materia y la vida en nuestro planeta con experimentos, piezas reales y seres vivos . Finalmente, su Planetario invita a quien quiera a realizar un viaje en el espacio y en el tiempo a través de las estrellas y planetas del firmamento.

Actualmente, CosmoCaixa cuenta con la exposición temporal: Microvida. Més enllà de l’ull humà. Un viatge espectacular i sorprenent cap al proper i alhora desconegut món microscòpic. 

CosmoCaixa ofrece, también, otros espacios, exposiciones y actividades dedicados a la ciencia para pequeños, mayores y familias: el Clik y Flash, el Toca, toca!, el Planetari Bombolla, y otros talleres familiares.

Pero si el contenido del museo es fascinante, también el edificio que lo alberga es remarcable desde el punto de vista arquitectónico. El edificio del Cosmocaixa, construido entre los años 1904 y 1909 por Josep Domènech i Estapà, es un bello ejemplo de la arquitectura modernista. La moderna ampliación que se realizó en el 2004 revalorizó el edificio centenario al integrarlo en un nuevo contexto.