博物館收藏了系列遠古動物頭骨及牙頜化石，現代動物頭骨牙頜標本、古代口腔醫學相關醫書、世界歷代齒科設備，世界齒科名人錄以及目前世界上最尖端的科研成果與口腔醫學相關資料，有口腔醫學界珍貴文物3500餘件。在現有藏品中，約有二分之一來自捐贈，其中又有約三分之一來自世界各國口腔同行前輩的捐贈。著名口腔醫學教育家、我國口腔醫學的創始人之一陳華教授，將1947年從美國帶回的一箱精美口腔醫療器材、全部口腔醫學書籍及大部分存款捐贈；丁鴻才教授、李剛教授、老幹部丁文年、美國著名牙醫Paul·Chang、Ferlingen也贈與了大量的藏品。
口腔醫學博物館坐落於第四軍醫大學口腔醫學院主校園內，藏品範圍大、時間跨度大、展品數量多、展示手段多，是世界上內容最豐富、最完整的口腔醫學博物館，是口腔健康教育的重要基地。博物館大門以大理石裝飾，門額上鐫刻著“口腔醫學博物館”鎦金大字，序廳牆上懸掛著有關口腔醫學歷史的油畫，展示著口腔醫學發展史的源遠流長、博大精深。展館面積為300餘平方米，分13個展區。序廳用灰色橫木條搭配米黃色，石板上刻有中英文“前言”，格外莊重奪目。
動物牙頜系統展區陳列有恐龍牙齒化石，有2300萬年前的四角獸（塞摩獸）、1200萬年前的鏟齒象、利齒豬、大唇犀、三趾馬、530萬年前的巨鬣狗、劍齒虎等古動物頭骨化石；也有鯊魚、鱷魚、氂牛、老虎、獅子、羊、鹿、駝鳥、亞洲象等現代動物頭骨；還有古猿、藍田人、北京人的古人類仿真頭骨及現代人頭骨。這些動物頭骨及牙齒化石及標本，是世界口腔醫學博物館中僅有的珍貴文物。這些展品向人們闡明了一個道理，即動物的食性決定了牙型，牙型又決定了顳頜關節的形態，是肉食類、草食類、嚙齒類，還是雜食類。
人類顱頜面進化區 展示了從1000萬年前的古猿到藍田人、北京人、現代人，其顱、面、頜骨、牙齒逐步演變進化。說明勞動不僅創造了人，也改變了人的面貌。
中國口腔醫學大事記展區 陳列了舊石器時代、新石器時代、商、周、秦、漢、魏、晉、南北朝等12個時代有關口腔醫學發展的重要成就和記述。從這些資料中我們了解到，如同中國古代四大發明一樣，在口腔學界也有屬於古代中國的四大發明，即銀汞補牙、蟾酥殺牙髓神經、唇裂縫合術、牙刷，只不過由於這些發明並沒有流傳到西方，因此並不為世人所知。此外，展館還陳列了張仲景所著的《金匱要略》、明朝人薛己撰寫的《口齒類要》、清代人撰寫的《外科論治》第55卷齒科類等許多帶有重大歷史意義的書籍。其中，《口齒類要》實際上是世界上第一部口腔醫學專著，比法國人皮埃爾·福查德的專著《牙齒的治療》早了約200年。其實早在公元前14世紀，我國古代醫書《素問》就記載了關於口腔疾病與全身關係的論述，這是中國對世界口腔醫學做出的偉大貢獻。
世界口腔醫學名人展區 展示了世界牙科之父皮埃爾·福查德在國內唯一的雕塑，介紹了17位國際公認為世界口腔醫學作出重要貢獻的名人，以及6位中國口腔醫學家。
牙種植展區 展示了被譽為國際“種植牙之父”並被提名為諾貝爾獎候選人的瑞典骨科醫生布倫·馬克教授的銅像、照片，以及他向本館捐獻的從事種植牙研究的器械、材料、專著、影像資料、個人生活用品，還展示了全世界種植牙研究的系列成果。
牙科器材展區 陳列著早期腳踏機、壓縮機、皮老虎、手動離心鑄造機、18世紀所使用的拔牙器材、20世紀40年代美國、德國生產的口腔治療器材，以及20世紀製作人造牙時所使用的修復充填材料和工具等系列口腔醫療器材、材料。
口腔醫學教育發展史區 陳列著早期各類木製牙體、修復學科模型及其製作工藝流程模具，以及頜面部病種石膏蠟像等口腔醫學教具、教材實物。
口腔醫療工作場景展區 展示了18世紀歐洲牙科診所復原場景、現代牙科治療一角，以及由天津雕塑院歷時兩年完成的12組雕塑，力求再現古代、近代、現代牙醫工作場景，讓人們在對比中領略口腔醫學不平凡的發展史。
口腔衛生保健、中國人民解放軍口腔醫學大事記等展區 陳列了20世紀30年代國內最早生產的骨柄牙刷、人類早期用核桃木雕制假牙後再在缺牙部位用金屬絲固定牙齒的最早鑲牙方法以及現代口腔醫學尖端成果“組織工程牙根”等。此外，通過“電子翻書”、日本1920年代牙科科教無聲電影片的播放等輔助展示，深化了人們對口腔醫學更系統、直觀的了解。
