เป็นสถานที่จัดแสดงผลงานการเก็บรวบรวมวัตถุโบราณของหลวงพ่อพระธรรมวิมลโมลี ซึ่งหลวงพ่อได้พบซากปรักหักพังและประติมากรรมในยุคหินทรายของเมืองพะเยา อันเป็นที่มาทำให้หลวงพ่อได้เริ่มเก็บรักษาสมบัติของชาติเหล่านี้ไว้ ณ วัดศรีอุโมงค์คำ จนย้ายมาเป็นเจ้าอาวาสวัดศรีโคมคำ ในปี พ.ศ.2512 จึงย้ายโบราณวัตถุทั้งหมดมาเก็บรักษาต่อ ณ วัดแห่งนี้

ปี พ.ศ.2532 สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ได้เสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมวัดศรีโคมคำ ทรงนำนักเรียนนายร้อย จปร. มาศึกษาวัตถุโบราณที่หลวงพ่อได้รวบรวมไว้ ทรงมีพระราชดำริที่จะให้สร้างพิพิธภัณฑ์ขึ้นเพื่อเป็นการรักษาคุณค่าของมรดกวัฒนธรรมและเก็บรักษาโบราณวัตถุให้เรียบร้อย ใช้เป็นประโยชน์ในการศึกษา และก่อให้เกิดความภาคภูมิใจของประชาชนในท้องถิ่น จึงทรงมีพระราชกระแสให้จัดหาทุนเพื่อก่อตั้งพิพิธภัณฑ์เมืองพะเยา โดยในชั้นต้นทรงมีพระราชดำริให้ทอดผ้าป่าเพื่อหาทุนทรัพย์สำหรับดำเนินการก่อสร้างและทรงรับเป็นองค์ประธานทอดผ้าป่าเพื่อหาทุนก่อตั้งพิพิธภัณฑ์เมืองพะเยา

การจัดแสดงในหอวัฒนธรรมฯ เป็นเนื้อหาเกี่ยวกับวิถีชีวิต ภูมิปัญญา ประวัติศาสตร์ โบราณคดี และชีวประวัติบุคคล แบ่งการจัดแสดงออกเป็น

ด้านนอก ปลูกพันธุ์ไม้พื้นเมืองและไม้หายาก เพื่อใช้เป็นแหล่งศึกษาและพักผ่อนหย่อนใจของผู้ที่เข้ามาชมและมาพักผ่อนทั่วไป

ภายในอาคาร แบ่งการจัดแสดงเป็น 13 ส่วน ได้แก่

ส่วนที่ 1 กว๊านพะเยา จัดแสดงประวัติของกว๊านพะเยาในอดีต รวมถึงวิถีชีวิตการประมงในเมืองพะเยา จุดเด่นของห้องนี้ คือ เป็นห้องที่โล่งสามารถมองทะลุกระจกใสมองเห็นภูมิทัศน์ของกว๊านพะเยาได้อย่างชัดเจน ยังมีการจำลองโครงกระดูกมนุษย์อายุราว 800 กว่าปี ซึ่งขุดค้นพบเมื่อปี พ.ศ.2547 ณ เมืองโบราณเวียงลอ

ส่วนที่ 2 ลานศิลาจารึก จุดเด่นของห้องนี้ คือ หลวงพ่อพุทธเศียร เศียรพระพุทธรูปหินทรายขนาดใหญ่ในสมัยพุทธศตวรรษที่ 20-21 ถือได้ว่าเป็นพระพุทธรูปหินทรายที่มีพุทธลักษณะสวยงามที่สุด ตามแบบศิลปะหินทรายสกุลช่างพะเยาในยุคต้นที่ได้รับอิทธิพลจากทางสุโขทัย นอกจากนี้ยังมีหลักศิลาจารึก ส่วนใหญ่เป็นหินทรายอยู่ในช่วงพุทธศตวรรษที่ 20-22

ส่วนที่ 3 พะเยาก่อนประวัติศาสตร์ จัดแสดงวัตถุโบราณในยุคหินของคนในพื้นที่จังหวัด ห้องจัดแสดงมีการใช้อิฐและกระเบื้องดินเผาตกแต่งพื้นและผนังเป็นการจำลองบรรยากาศคล้ายเมืองในยุคโบราณ

ส่วนที่ 4 พะเยายุคต้น เน้นการเผยแพร่ประวัติพะเยาในแคว้นล้านนา จัดแสดงพระพุทธรูปปางต่าง ๆ ศิลปะล้านนา สกุลช่างพะเยา เป็นต้น

ส่วนที่ 5 พะเยายุครุ่งเรือง เป็นห้องจัดแสดงเกี่ยวกับพระพุทธศาสนาที่งดงามที่สุดในบรรดาห้องทั้งหมดของหอวัฒนธรรมฯ เนื่องจากมีการจัดแสดงศิลปะและวัตถุโบราณในยุครุ่งเรืองของเมืองพะเยา ห้องนี้เรียกอีกชื่อหนึ่งว่าห้องพระ

ส่วนที่ 6 เครื่องปั้นดินเผา ที่ขุดค้นพบเป็นจำนวนมากในจังหวัดพะเยา อาทิ จาน ชาม ถ้วยหรือไห ที่ถูกค้นพบมากที่สุดหนึ่งในจำนวนนั้นคือ “ไหบูรณคตะ” ชาวบ้านใช้บูชาหน้าพระ ถือเป็นไหที่สวยงามที่สุดในหอวัฒนธรรมนิทัศน์ฯ

ส่วนที่ 7 พะเยายุคหลัง จัดแสดงเรื่องราวและวัตถุโบราณของพะเยาหลังถูกพม่ายึดครองและผนวกเข้ากับอาณาจักรล้านนา

ส่วนที่ 8 กบฏเงี้ยว จัดแสดงเรื่องราวเงี้ยวบุกปล้นเมืองพะเยาเมื่อปี พ.ศ.2445

ส่วนที่ 9 ประวัติพระเจ้าตนหลวง จัดแสดงภาพเก่า ฝีมือการวาดโดย จ ขันธะกิจ บิดาของสล่าแดง ซึ่งเป็นภาพเล่าเรื่องราวพระพุทธเจ้ากับพญานาคในกว๊านพะเยา และการก่อสร้างพระเจ้าตนหลวง พระพุทธรูปศักดิ์สิทธิ์อันเป็นที่เคารพศรัทธาของชาวพะเยาและชาวล้านนา

ส่วนที่ 10-11 วิถีและภูมิปัญญาพะเยากับความหวัง จัดแสดงเรื่องราวของบุคคลสำคัญของเมืองพะเยาและจัดแสดงนิทรรศการหมุนเวียนเกี่ยวกับเมืองพะเยา

ส่วนที่ 12 คนกับช้าง จัดแสดงเรื่องราวของช้างในด้านต่าง ๆ ในล้านนา วิถีชีวิตของช้าง ความเชื่อ คติทางพระพุทธศาสนา นอกจากนี้ยังมีของแปลกอายุไม่ต่ำกว่า 3,000 ปี อาทิ ซากฟอสซิลช้าง 4 งา อายุราว 15 ล้านปี ซากฟอสซิลปู 2 ตัวที่กอดกันตาย

ส่วนที่ 13 คลังวัตถุโบราณ ห้องเก็บวัตถุโบราณที่ยังไม่ได้จัดเป็นหมวดหมู่ และประดิษฐาน “หลวงพ่อพระเจ้าองค์ดำ” พระพุทธรูปเนื้อสัมฤทธิ์แก่ทองคำ