موزه بزرگ خراسان با زیر بنایی نزدیک به ۱۸۰۰۰متر مربع در مجموعه فرهنگی تفریحی کوهسنگی مشهد واقع شده است. ساختمان این موزه در ۱۲طبقه ساخته شده و دارای گنجینه یا مخزن اشیاء، تالارهای تخصصی اشیاء تاریخی و مردم شناسی، بخش امور اداری و قسمت ویژه علم کیهان شناسی، کتابخانه، آزمایشگاه و کارگاه‌های مرمت اشیاء تاریخی است. طرح کلی بنا از عمارت خورشید در کلات نادری الهام گرفته شده و این طرح در قامت یکی از بزرگترین موزه‌های خاورمیانه تحقق یافته است. در حال حاضر اشیاء به نمایش درآمده در موزه بزرگ شامل ابزارهای سنگی، اشیاء سفالی، شیشـه‌ای، فلزی، قطعات گچبری، نسخ خطی و چرم است که نشان دهنده عظمت و شکوه خراسان در قرون گذشته می‌باشد. این اشیاء مربوط به دوران تاریخی قبل و بعد از اسلام بوده و قدیمی‌ترین آنها به دست افزارهای عصر پارینه سنگی (حدود هشتصد هزارسال قبل) و جدیدترین آنها به دوران معاصر تعلق دارد.