馆内现有文物真品10余件，以汉代到宋元时期的陶瓷珍品为主，真实而形象地展现了唐三彩从起源、兴盛到衰落的发展历程；同时还有高馆长精心制作的高仿作品180余件，人物、马匹、骆驼、器皿均有涉及，展现了盛世大唐的风采。馆内拥有一批流失海外的“作品”，这些作品是馆长高水旺亲赴美国、德国、日本等地通过各种摄影器材将文物原型记录下来，回国后将其复制出来，以这样的方式将国宝“带”回来的。
三彩中国马H.66cm
此作品是作者按照文物真品比例采用传统手工技艺制作、经柴窑烧制而成的唐三彩高仿艺术品。该马白色胎质，通体施以黑釉，鞍饰用经典的黄绿白三色加以点缀，在庄重中透露清新，大气里散发贵气。马匹鞍饰俱全，雕饰华丽，马鬃齐整，额鬃分流，双耳后抿，颈若弯弓。神满气足，膘肥体壮，四肢劲键，似走欲奔。唐代时期，黑色釉料来自于西域，非常稀有名贵，供皇家贵族所用，该马通体施以黒釉，可见该马原型在当时之尊贵。真品创作于盛唐时期，1977年洛阳市关林唐墓遗址出土，业界为之震惊，堪称绝世珍品，誉称“中国马”，现藏中国国家博物馆。
三彩啃蹄马H.42cm
此作品是作者按照文物真品比例采用传统手工技艺制作、经柴窑烧制而成的唐三彩高仿艺术品。该马通体施以黄釉，鞍施绿釉，马鬃施以黄白间釉，色彩饱满绚丽，浑厚凝重。马匹臀部两边各挂三个铃铛，鞍饰华丽飘逸。马头右勾，双耳后抿，两眼有神，右后腿前抬，作啃蹄状，生活活泼，灵性非常。该作品造型之难、艺术美感之高非常罕见。真品创作于中国盛唐时期，1975年洛阳市孟津唐墓出土，现被民间人士收藏。
三彩饮水马H.52cm
此作品是作者按照文物真品比例采用传统手工技艺制作、经柴窑烧制而成的唐三彩高仿艺术品。该马通体施以黄釉，釉线自然，恰似汗血，优雅华美。马匹鞍毯施以绿釉，色彩明丽简洁。马颈修长，马头低垂，鸳鸯两耳，双眼圆睁，目光警觉，肌体劲健，线条流畅。此马原形为汗血宝马，极为名贵。这件作品的马尾在唐代时期工匠采用真实马尾加以安装，历经千年，其马尾被岁月所吞噬，是以在出土时为无尾造型。真品创作于盛唐时期，西安市唐墓出土，现已流失海外。
三彩离手胖俑H.60cm
此作品是作者按照文物真品比例采用传统手工技艺制作、经柴窑烧制而成的唐三彩高仿艺术品。该俑为唐代贵族妇女的形象典范，身着蓝色丝质长裙，缀黄白色花纹，脚穿黄色尖头鞋，服饰华美。人俑头梳高髻，齐如花瓣；面部丰润，青黛描眉，巧鼻樱唇。双手离于胸前，恰似与人婉婉交谈，体态丰腴闲雅，雍容华贵。作者将一个盛唐时期丰腴端正的女子表现的栩栩如生。真品创作于盛唐时期，1968年西安市唐墓出土，现已流失海外。
三彩菱形盖罐H.30cm
此作品是作者按照文物真品比例采用传统手工技艺制作、经柴窑烧制而成的唐三彩高仿艺术品。该罐敞口、短颈、阔肩、鼓腹、宝珠纽盖。罐身施以黄釉，菱形格子图型。交错装饰蓝底白花和绿底白花图案。罐口点缀红釉，化龙点睛之妙。造型敦厚饱满，色彩绚丽夺目，控釉技法精湛。真品创作于盛唐时期，1972年洛阳市关林唐墓出土，现藏于洛阳市博物馆。
博物馆内还有一个唐三彩传统工艺展示区，在这里我们能直观地看到唐三彩传统制作工艺的流程，从原料高岭土的选取—轮制工艺的原理—手工印胚的过程—唐代时期各种釉色的诞生—烧制成品的柴窑—烧制过程以及唐三彩被发现时的情景等过程，都会通过展示区展示在游客面前，特别是配合我们专业讲解员的讲述，可以让游客对唐三彩这一传统工艺有个详尽的了解。
馆内藏品份四大类：人物、马匹、骆驼、器皿。
人物类：人物造型以女性形象尤为突出，众所周知，唐代女性以丰腴为美，馆内的贵妇造型端庄富态、笑容祥和迷人、眼神柔和亲切，宛如穿越千年的人物在与我们交谈，人物刻画的栩栩如生、姿态万千。
马匹类：马匹造型敦实有力，肌肉线条清晰可见，而身上的装饰却华美灵动，充分将“力”与“美”融合在了一起，彰显了盛世大唐的力量与风采。
骆驼类：走形驼、载丝驼、静立驼…造型各异、生动鲜活的骆驼，真实再现了大唐盛世时，丝绸之路上的热闹场景。广阔无垠的大漠上，驼铃声声声悦耳，头顶烈日炎炎，商人和骆驼大汗淋漓，但仍旧冲着自己的目的地，一步一个脚印地走着走着…骆驼造型饱满敦厚，厚重有力，尤其是呈嘶鸣状时，牙齿和舌头清晰可见，动态感十足。
器皿类：器皿类大多饱满圆润，色彩绚丽，在满足当时实用性的同时极大地注重了观赏价值，将普通的盘子、罐子塑造成了精美的艺术品，充分说明了唐代时期国民之富足。
博物馆功效：唐三彩陶艺博物馆成立后主要会起到以下四种功效。一是以博物馆为平台，展示唐三彩悠久的历史文化，传承河洛文明与华夏文明，普及三彩文史知识，强化当代乃至未来国人对民族优秀文化的认同感与自豪感。二是艺术品收藏功能。对于流传于民间的唐三彩古代艺术珍品与当代优秀作品，进行征收购藏，让唐三彩艺术重现昔日的辉煌与灿烂。三是学术研究功能。以博物馆为载体，整合全市、全省、全国唐三彩学术资源，进行学术研究与课题攻关，将学术成果转化成为社会经济优势。四是人才培育功能。大力培养培育唐三彩工艺人才，为唐三彩文化产业可持续发展，提供人才保障。
2012年8月，洛阳唐三彩陶艺博物馆进行了数字化建设，与百度百科合作共建了百科数字博物馆中的洛阳唐三彩陶艺博物馆。该数字博物馆将可以在线体验洛阳唐三彩陶艺博物馆的80件各种展品，如三彩饮水马、三彩中国马、三彩离手胖俑等。
