พิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียง มีการจัดองค์ประกอบการดำเนินงานอย่างครบวงจร มีการจัดพื้นที่ดำเนินงานประกอบด้วย ส่วนสำรวจและวิจัย ส่วนอนุรักษ์และทำเทียมชิ้นส่วนตัวอย่างซากดึกดำบรรพ์ ส่วนคลังตัวอย่าง ห้องสมุด ส่วนนิทรรศการถาวร ส่วนบริหารจัดการ และพื้นที่บริการได้แก่ โรงอาหาร ร้านขนมขบเคี้ยวและเครื่องดื่ม ร้านขายของที่ระลึก และลานจอดรถ รวมถึงห้องประชุมขนาด 140 ที่นั่ง พิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียงเป็นแหล่งเรียนรู้ด้านธรณีวิทยามีการจัดกิจกรรมร่วมกับสถานศึกษาต่างๆ และรวมถึงหน่วยงานอื่นๆ เช่น มูลนิธิด้านการส่งเสริมการเรียนรู้ของเด็กและเยาวชน และการท่องเที่ยวแห่งประเทศไทย พิพิธภัณฑ์ไดโนเสาร์ภูเวียงมีโอกาสต้อนรับคณะนักท่องเที่ยวที่หลากหลายทั้งชาวไทยและชาวต่างประเทศ