考古工作者共在大地湾遗址清理发掘出房屋遗址240座，灶址98个，灰坑和窖穴325个墓葬71座，窑址35座及沟渠12段，累计出土陶器4147件、石器（包括玉器）1931件、骨角牙蚌器2218件以及动物骨骼1．7万多件。据考证，大地湾遗址大致可分为五期文化：前仰韶文化、仰韶文化早、中、晚期和常山下层文化。其历史年代从距今8000年一直延续到距今5000年。其中距今8000年的一期文化是我国西北地区迄今为止考古发现中较早的新石器文化。
2006年3月，由财政部、国家文物局批准立项，大地湾博物馆2007年11月开工建设，投资2000余万元。占地面积26680平方米，建筑面积3155平方米。
2011年12月31日，大地湾博物馆正式开馆。
其整体呈半地下式，主体部分曲折延伸到古河道，由文物库房、展厅及办公用房等部分组成。大地湾博物馆以“文明序曲———大地湾遗址考古成果展”为主题，分为发掘保护、岁月遗痕、陶风彩韵、光华永续四个单元。
