日本科學未來館是一座彙集日本的智慧與技術、令人大開眼界的設施。該館以「地球環境與新拓疆域」、「技術革新與未來」、「信息科學技術與社會」、「生命科學與人類」4個主題為基礎，向遊人介紹尖端科學技術，如用顯微鏡觀察DNA、從航天飛機上觀察地球的虛擬旅行等多種體驗型展示，令人充分體味生命的神奇與新技術的巧妙。
「Geo-Cosmos」是科學未來館的標誌性展品，根據日本著名宇航員、科學家，現任未來館館長的毛利衛先生的願望，「與更多的人共同分享從宇宙看到的美麗地球」設計製作而成的。「Geo-Cosmos」是一個直徑為6.5米、表面鑲嵌著約100萬個LED的球體顯示器，懸掛在6樓高空，根據衛星數據等可模擬地球、月球、各類行星的形態。
除展示外，未來館裡還設有兩個高科技影院（一個是可以欣賞全方位影像和天象的球幕影院GAIA，另一個是可以模擬體驗假想空間的VR影院），以及實驗工作室、國際會議廳、餐廳、商店等。