博物馆共分三层，分别为展示陈列区、动漫互动体验区以及多功能剧场区。
其中，连环画展区陈列的24位中国画坛巨匠的70余幅原作，而动画馆则陈列《孙悟空大闹天宫》、《宝莲灯》、《哪吒闹海》等原稿原画藏品，数量质量均为中国较多。据了解，这些动漫艺术名作分别遴选自上海图书馆、上海美术电影制片厂等众多动漫作品收藏机构以及收藏个人。
与一楼浓浓的怀旧情绪不同，二楼的动漫互动体验馆则充满了后现代气息。这里不仅展示了三维技术等当今动漫新技术，参观者更能通过身体的参与接近动漫的制作和呈现。比如在声优馆，你可以为喜爱的动画作品配音；而在拟音区则陈列了各种拟音道具，也许你从未发现一个竹盘一堆黄豆就能惟妙惟肖地模拟雨声，而马蹄的声音是棒子套上两个切成两半的棒球模拟出来的。通过声光等影音效果，你同样可以身临其境地体验蒂姆·波顿动画作品《僵尸新娘》中的惊悚气氛，或是在“海底世界”中来一场人鱼共欢。除此以外，参观者同样可以在显示屏上给动画小人画表情，或者尽情享受新推出的一系列游戏。
三楼的多功能剧场区于2010年04月举行方成作品的展览，同时这里还有一座可以同时容纳200人的3D电影院，可以放映电影，也可举办动漫或多媒体剧演出、电子竞技、展会、论坛讲座等活动。
经上海市委宣传部批准，在市委宣传部、市文广局、市文管委、市发改委、浦东新区政府和张江管委会的指导和支持下，由上海张江文化控股有限公司投资的上海动漫博物馆于2008年6月揭牌，2009年7月在张江功能区正式立项启动建设，将于2010年3月底完成建筑装修和布展工作，4月对外试运营，预计年接待参观者30万人次。上海动漫博物馆是中国动漫产业集聚区一一“张江动漫谷”一期规划的重要功能性项目，已被初选列为2010世博会分流点，并于2009年被评选为市科委支持的科普项目。
上海动漫博物馆以张江路69号北侧三层楼面、中庭和南侧部分区域为载体，建筑面积约为7000m²，总投资7000万元人民币。
北侧一楼为展示陈列区，包括漫画馆、动画馆和动画发展长廊，收藏、展示动画、漫画的精品原作，并根据藏品收藏情况不断地更新展示内容，完整、生动地体现国内外动漫的发展脉络和名人名作。同时以动漫发展历史中艺术与技术相互促进发展为线索，保持其时间性和相互关联性，以符合参观者体验、互动、探索的心理出发，以人性化的设计展开体验路线。其中，漫画馆包括序言、古代漫画区、近代漫画区、现代漫画区、当代漫画区。动画馆包括：动画发展历程、二维动画区、木偶动画区、剪纸动画区、水墨动画区、动画设备展示区。动画发展长廊包括：远古时期动漫萌芽、旧农业时期的动漫雏形、工业时期发展的现代漫画一一漫画的起源和发展、动画发展走廊一一动画的起源和发展、现代动画一一电影、电视时代、游戏一一电脑互联网时代。二楼为互动体验区，通过利用动画原理、艺术形式、制作程序和技术，以科普互动体验展项为主，充分考虑科普知识与科学技术相融合，通过设置专门的体验区域，使参观者参与展项的体验、互动，揭秘动漫画制作的相关知识，实现动漫画知识与技术的传播，达到寓教于乐的科普效果。结合动漫特色，互动体验区主要包括：梦幻广场、漫画空间（漫画课堂、漫画街）、动画部落（二维动画坊、三维动画坊、逐顿动画坊、动画特效坊、声优坊）、游戏社区、体验驿站、DIY达人。
三楼为多功能剧场区，包括200座的3D影剧院、临时展览区等，可以放映电影，举办动漫或多媒体剧演出、新片（新品）发布会、展会、论坛讲座、电子竞技等。临时展区具有灵活性，将可以为个人或企业提供作品展示交流和推介的平台。
地铁
地铁2号线至张江高科站，2号口出站换乘609路或浦东11路（原东川线），到张江路郭守敬路下车，到达上海动漫博物馆。
地铁2号线至金科路站，1号口出站换乘609路或浦东11路（原东川线），到张江路郭守敬路下车，到达上海动漫博物馆。
公交
乘坐公交977路、961路、609路、申川线、方川线、浦东11路（原东川线）、新川线、张江环线，到张江路郭守敬路下车，到达上海动漫博物馆。
