南方大地展厅、蒂姆和吉娜费尔法克斯探索中心是澳大利亚国家博物馆最受欢迎的展馆，吸引着大量游客前来参观。
展馆基于澳大利亚自然与人文系统研究的展陈设计，不仅撼动着人们的感官，也触及到人们的情感层面，帮助人们在故事和游戏中感受、思考、回忆与展望。
01 南方大地展厅
南方大地展厅的名称来自于澳大利亚本土乐队“冰屋”的同名作、澳大利亚最脍炙人口的歌曲之一——《南方大地》。在歌词中，“冰屋”主唱伊娃·戴维斯用忧郁而诗意的笔法记述了澳大利亚曾被称为“罪囚之岛”的历史，也描绘了本土居民对这片大陆复杂、厚重而深刻的感情。
展览共分为四个主题章节：第一个章节“力量”记录了风、水、火等自然因素对澳大利亚的影响。展品包括一根在1974年圣诞节凌晨被澳大利亚有史以来最大的风灾之一——飓风“特雷西”吹弯的钢制电线杆，一个在2020年席卷新南威尔士州南岸的丛林大火中烧融的公共电话亭等。
第二个章节“连接”展现了人与自然的紧密联系。丰富多样的视频、标本、模型、展品共同讲述了二十世纪之前，人们与虎鲸合作捕猎须鲸以及几十亿博贡蛾大迁徙的故事。
展厅现场第三个章节“生命”着重于呈现澳大利亚多种生物之间错综复杂的关系。从全球最佳的钓鱼海域之一——阿纳姆地到“天然之州”、“世界尽头”塔斯马尼亚，大量的矿石、标本展示与视频、投影一起，记录了澳大利亚丰富多彩的地形地貌。
第四个章节“变化”重点关注随着时间的推移，澳大利亚本土产生的的环境变化以及人们对激烈快速的全球环境变化所做出的不懈努力。
展厅现场数字互动展项占据了展览的重要部分：在半圆形的显示屏上，当人们轻轻晃动双手，一只鸭嘴兽就会徐徐游来，根据人手动作做出反应。涓涓细流的水声、昆虫振翅的嗡嗡声，共同仿造出一种宁静、自然的环境。
墙壁与天花板上镶嵌的LED屏中，袋鼠、喜鹊等一些澳大利亚标志性生物也会不经意间出现，甚至会突然响游客发动“攻击”，让人几乎出自本能地回身闪避。
交互式卫星地图显示着温度、洋流和迁徙模式等在一年内的变化，在复合自然因素的交叉下，可以观察澳大利亚不同季节的气候特征。在互动桌上，人们也可以查看澳大利亚历史上的不同时刻，包括自己的出生日期，了解当天温度和二氧化碳水平如何作用于地球环境。
02 蒂姆和吉娜费尔法克斯探索中心
蒂姆和吉娜费尔法克斯探索中心是慈善家蒂姆和吉娜费尔法克斯捐款建造的儿童游戏教育展馆，主要区域是一个为0至6岁儿童创建的游戏和学习空间，以及一个是面向大众的多功能创客空间。空间现场幼儿空间讲述了澳大利亚历史上的五个故事，每个故事都通过不同的游戏来引导和促进幼龄儿童的思考、学习和动手能力。
“绵羊克里斯”单元，灵感来源于独自在野外流浪了五年之久，拥有世界最重羊毛记录的绵羊克里斯，单元设想了它的种种奇遇，并将其用游戏化的形式展现出来，譬如引导孩子进入“剪毛棚”模拟剪毛流程，再沿着“剪毛槽”式的滑梯滑进下一个游戏。
创客空间是一个数字网络化的多功能区域，专为儿童、成人、社区和团体而设，会不定期举办编程、绘图等活动，与农村和偏远社区进行网络连接，给无法现场参与的人们带来更多的交流体验。
