- 序厅主要反映天津的历史文化和经济社会发展综合情况。
- 主题演绎厅以京津城际铁路为载体，以动感电影的方式向参观者介绍天津高速发展、滨海新区神奇崛起的故事。
- 生态环保厅突出宣传天津生态宜居高地建设，重点展示中新生态城、循环经济示范项目等内容。
- 高科技厅以阵列小球的不同组合变化展示天津高端产业高地和自主创新高地的成果。
上海世博会天津馆介绍
天津馆的主题：激情魅力滨海，生态和谐新区。
天津馆的位置：位于省市馆入口处，与北京厅“隔街相对”，“背靠”山西厅。
天津馆的设计方案：天津馆占地600平方米，主体外观是以利顺德饭店为原型的小洋楼，设有两个入口，届时用以分流进出人群。天津馆的设计以天津典型的小洋楼造型为展馆外观，具有明显的天津特色，体现了天津海纳百川的开放心态和天津万国建筑博览会的特点。展馆内部采用动静结合的方式，向观众展现当代天津的高速发展和滨海新区对生态和谐发展的积极探索和美好前景，特别是高铁中观影的设计和阵列小球的表演将给观众以全新的感受。观众在展馆中还将看到天津民俗、历史等极富天津特色的地方文化。
上海世博会天津馆的设计与布局
天津馆总面积约600平方米，分为序厅、主题演绎厅、生态环保厅、高科技厅、尾厅等五个部分。
序厅主题为“魅力天津”：主要反映天津历史文化和经济社会发展的综合情况。重点展示天津的地理位置、城市定位，天津空间发展战略，天津与世博会的渊源，海河两岸发展等内容。展厅设置10个展台，以参观者互动的方式分别展示天津的历史、文化、建筑、教育、商贸、旅游等资源。其中，大龙邮票的真品届时也将现身与游客见面。
动感影院又称主题演绎厅，是天津厅的重要组成部分。该展厅通过以时速350公里的京津城际高速列车为载体，营造乘车体验，展示天津特色。进入该展厅，仿佛置身一节高铁列车车厢内。而不同于普通的列车车厢的是，这实际上是一个可以同时容纳30人的小型电影院。“‘乘客’入座以后，首先通过侧面车窗景物的移动营造出列车启动和高速运行的场景。待‘运行’后，车厢内的坐椅会转动到侧面，届时车厢顶盖掀开，露出长达20米左右的宽银幕，放映一部片长在6分钟左右的具有天津风味的短片。通过故事性的串接，展示天津经济社会发展成就，滨海新区开发开放和天津的发展规划展望。”
生态环保厅主题为“和谐新区”，突出宣传天津生态宜居高地建设，重点展示中新生态城建设情况以及循环经济示范项目北疆电厂、环保雕塑等。该展厅将主要采取沙盘展示的方式介绍环保成果。“例如北疆电厂项目主要展示了一种循环经济的概念，该项目实现了从原料到产品的零排放、零污染，全部资源循环利用。以电厂净化海水为例，将净化水用于设备冷却后再处理成中水回收利用，而精华海水的浓缩液则直接制作浓缩盐，这些环节游客都可以通过沙盘的展示清晰地看到。”
高科技术厅：主要通过图片反映天津八大支柱产业，以陈列小球的不同组合变化方式展示飞机、汽车、火箭、火车等天津高端制造业发展，充分表现天津建立高端产业高地和自主创新高地的成果。“为增强展示内容的吸引力，展馆展示技术将会采用现代科技手段，充分考虑声、光、电、水等多种技术要素的完美结合。‘陈列小球’是采用电脑控制上千个悬挂的小钢球的方式，通过钢球的变化展现出不同项目的造型，这一技术在国内也属于先进水平。”