探索与创新展厅位于二楼东北区，展示面积530㎡。地球与海洋展区共有展示面积1400㎡，分地球与海洋两大展区。其中地球展区有一个直径近11米的蓝色星球展品，其外球主要展示地球的演变以及地球上各种地质现象和气候变迁等现象。航空与航天展区共有展示面积650㎡，主要包括航空展区与航天展区。该展厅有核心展项神舟飞船与天宫二号太空对接的仿真模型;有模拟战斗机空战和飞机驾驶，还有介绍登月计划和天象观测等展项。
台州科技馆展厅介绍
序厅
序厅在空间设计上采用未来基地的风格，以白、蓝、绿为主色调，白色象征科技，蓝色象征海洋，绿色象征生态，空间形态采用流线型，顶部水滴造型的灯可以变换不同的颜色来展示空间的变化。
儿童智慧乐园
位于二楼南侧，展区面积1000㎡。设计风格参考美国迪士尼乐园，在展区靠南侧中央区域建有两层的欢乐城堡;城堡一层有供儿童表演的小舞台;城堡北区为戏水乐园区;城堡东侧为安全知识训练区，主要是增强小朋友交通安全、消防安全、用电安全意识以及学会打报警电话等;城堡西侧为小小工程师展区，主要是培养小朋友动手制作能力;另外还有勇闯竞技岛展项，主要是增强小朋友团结协作精神和面对问题敢于挑战的勇气。
探索与创新展厅
位于二楼东北区，展示面积530㎡。
地球与海洋展区
共有展示面积1400㎡，分地球与海洋两大展区。其中地球展区有一个直径近11米的蓝色星球展品，其外球主要展示地球的演变以及地球上各种地质现象和气候变迁等现象。
科学与实验展区
共有展示面积1100㎡，展品充分结合中小学课本教学内容，着重展示各类经典基础学科的科学原理和科学实验。
航空与航天展区
共有展示面积650㎡，主要包括航空展区与航天展区。该展厅有核心展项神舟飞船与天宫二号太空对接的仿真模型;有模拟战斗机空战和飞机驾驶，还有介绍登月计划和天象观测等展项。
