ويتكون المتحف من أربعة طوابق، تبدأ الرحلة من الطابق الرابع وحتى الأول، تبدأ الرحلة في الدور الرابع «الكون» ويجد الزائر خلالها معلومات عن الفضاء الشاسع، ومن السماء التي عرفت الإنسان على الزمن بنجومها وأجرامها، وما تخبئه خلفها من كون عظيم وما يحتويه، وينتهي بتوسع الكون وامتداده، كما يوضح إسهامات المركز في الاستكشافات العلمية بشراكات عالمية.
وتنتقل الرحلة إلى الدور الثالث «الشمس والأرض والقمر»، وهي أشهر رموز الوقت التي عرفها الإنسان، كما يتطرق هذا الدور إلى موضوعات عديدة مثل الخسوف والكسوف والنشاط الشمسي، وكذلك طبقات غلاف الأرض الجوي، ومنازل القمر ومراقبة الأهلة ورصدها بأكبر منظومة مناظير عالية التقنية حول مختلف المواقع على سطح الأرض.
ثم الدور الثاني «قياس الوقت» ليصل بالزائر إلى تاريخ الإنسان مع الوقت وماذا اخترع من آلات لمعرفة «الزمن»، كما يستعرض آليات تحديد أوقاتنا بحركة الشمس والأرض والقمر لتُحَدد على أثرها أنظمة التقويم واتجاه القبلة ومواقيت الصلاة.
تنتهي الرحلة ببداية جديدة يتعرف فيها الزائر على ساعة مكة المكرمة، حيث يعرض هذا الدور قصة إنشاء ساعة مكّة وخصائصها والتقنيات المستخدمة لتحديد الوقت بدقة، ويأتي في نفس الطابق جناح الشرفة الذي يتيح نظرة بانورامية على الكعبة المشرفة في تجربة استثنائية.