美國國家航太博物館有兩個陳列館：主要的旗艦館位於華盛頓國家廣場西側，是全球最大型的航空航天博物館，更堪稱飛行界的「羅浮宮」，藏品珍貴得難以置信，每年有約九百萬人次到訪，是全世界最繁忙的博物館。
由於藏品太多，館方於2003年人類飛行100周年紀念日在杜勒斯國際機場側開設新的航太展覽館，這個航太展覽館坐落在風景秀麗的杜洛斯國際機場附近，它是一處以飛機文物為主體的世界最大的航空珍品薈萃地。用壯麗和宏大來形容新的航太展覽館是貼切的，這裡無數珍貴的飛機，可以大飽華人遊客的眼福。
坐落市區的航太旗艦館自從1976年開放參觀以來，已經成為全世界人氣最旺的博物館，凡是到華府的遊客，都會將它列為必遊景點。一趟豐盛的航空饗宴的重點包括飛行史、太陽系、衛星影像、航空照片和宇宙探索。飛行史上的重要代表均在此展出。遊客將可看見人類從夢想到實現飛行的歷程，百年飛行歷史將一覽無遺。
美國國家航太博物館主館除了展出萊特兄弟的「飛行者號」外，遊客們還能看到這一百多年歷史來許多架最具代表性的飛機。這裡提供珍貴的飛機，參觀的遊客可看見人類從夢想到實現飛行的歷程；從文藝復興時期達文西的人造羽翼、到飛翔天際萊特兄弟雙翼機、以及現今遨翔空中的各式民航機。這裡無數珍貴的飛機，可以大飽華人遊客的眼福，以下就為讀者介紹市區內主館部分的極品﹕
要數主館的「蒙羅麗莎」，肯定非萊特兄弟的「飛行者號」莫屬，令人震驚的是那絕不是複製品，而是千真萬確於1903年12月17日在美國北卡州成為人類第 一次成功飛行的飛機。當日他們成功飛行了12秒，距離為37米，比今日的747客機機翼長度還要短。自2003年起，館方特設「萊特兄弟」專區擺放「飛行者號」和一切有關那次創舉的文物，包括當日向外宣布飛行成功的電報、一系列試飛器材和萊特兄弟的個人物品，並以圖文深入淺出地分析了他們當年脫穎而出的原因及經過。
主館裡其他配稱「天下第一機」的展品還包括﹕1924年首次環繞地球一周的「道格拉斯世界巡航機」（Douglas World Cruiser ）；1927年由傳奇英雄林白首次單人不停橫渡大西洋的「聖路易斯精神號」（Spirit of St. Louis）；1947年首架超越音速的X-1及1959年首次突破音速6倍的X-15；1962年美國首次升空橫繞地球的水星太空船（Mercury Friendship 7）；1965年美國人首次太空漫步的雙子星太空船（Gemini IV）；1969年人類首次登月的阿波羅太空船指揮艙「哥倫比亞號」（the Apollo 11 command module Columbia）；以及2004年太空船一號（SpaceShipOne）成功完成第一次私人出資的太空飛行。
主館分22個主題區，「一次大戰」及「二次大戰」兩個專區蒐羅了參戰各方的經典戰機，配以特設場景讓遊客了解當年的作戰情形，其中「太平洋戰爭」 部分的日本「零式」戰機和美軍「飛虎隊」文物更可讓華人遊客重溫抗戰時的情景，而仍陶醉於80年代《壯志凌雲》的遊客就應到以航空母艦情景模擬的「海軍飛行」專區一睹模擬艦載機起飛降落場景。
自從1955年由洛克希德公司製造的U-2偵察機首次飛行以來，將近50年過去了，這架在冷戰時期為維護世界和平居功厥偉的「黑貓中隊」U-2高空偵察機，正在主館展出，值得大華府地區華人僑胞前來一窺究竟。民航機迷則要到「空中運輸區」參觀經典的DC-3、福特Tri-Motor、波音247及DC-7等民航機先鋒。主館還有天文史最重要的儀器，著名的哈伯太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）也在這裡展出。
參觀完主館（走馬看花也要半天以上），便可前來新的航太展覽館繼續參觀。新的航太展覽館是世界上少數「以參觀者為本」設計的航空博物館，偌大的場館建有高低縱橫的架空通道方便遊客從不同角度、近距離及無阻礙地拍照。場館現階段呈「T」字形，一端是民用航空館，另一端是軍用航空館，後方則是航天館，另外還有影院及一座高層觀景台及模擬航控塔，讓機迷一嘗當機場控制員的滋味。這裡豐富的展品足以令遊客看得目瞪口呆。
全館共分10個展區，飛機則以3層擺放或懸掛。在展廳門口迎接遊客的是世界聞名的SR-71「黑鳥」巨型隱形偵測機。接著就是發現號太空梭，當走到太空梭前，所有遊客都禁不住屏息靜氣，恍如在羅浮宮的盡頭遇見「維納斯像」一樣，覲見眼前那架偉大的「終極飛機」。發現號太空梭於2011年3月9日執行完最後任務後退役，於去年四月進駐國家航太展覽館。發現號太空梭雖然從第一線榮退，但在國家航太展覽館繼續發揮魅力，為無數飛航及太空迷提供親覽的機會。除了發現號太空梭之外，第二次世界大戰在日本廣島投下舉世第一枚原子彈的重型轟炸機，也正在國家航太展覽館展出。史密松尼國家航太展覽館揭開了震撼歷史B-29重型轟炸機的面紗。
浩大的機棚式展覽館，讓遊客直觀地體會到航空技術的演變；從夢想到現實，從第一次大戰初試鋒芒的雙翼機，二次世界大戰空中三雄、叱吒台海風雲的戰機，到戰後的飛彈、火箭、以及人造衛星等航空界的重要收藏品。一趟豐盛的航空饗宴還包括參觀超音速協和客機、名垂青史的飛虎戰機、米格殲擊機、幽靈式戰機、以及最新F-35隱形攻擊戰機等數百餘架最具代表性的經典名機。
美國國家航太博物館主館入場費全免，開放時間為每天的早上十點至下午五點半，地址是：National Air and Space Museum, Independence Ave at 6th St, SW, Washington, DC 20560。參觀坐落在北維州的新展覽館也是免費的，但遊客需付15美元停車費。新航太展覽館的開放時間也是每天的早上十點至下午五點半。地址為：Steven Udvar-Hazy Center, 14390 Air and Space Museum Parkway, Chantilly, Virginia 20151，美國國家航太博物館網址為http://airandspace.si.edu/。
美國國家航太博物館為服務華人遊客，特約航太專家，提供免費中文導遊，全程中文導覽詳細解說。有興趣的華人可以相約組團前來參觀。預約中文導覽（請註明需要中文導遊）請上網路預約http://airandspace.si.edu/visit/group-reservations.cfm。