中国科学技术馆新馆“挑战与未来”展厅主要展示人类面临的重大问题与挑战，展示科技创新对可持续发展的贡献，展示人类对未来生活的畅想，依据“挑战-解决方案-未来”的线索，以全球面临的重大挑战引发人们对可持续发展的关注，以影响人类社会发展进程的重要领域中的科技创新与应用反映人类面对挑战的各种努力。本书收录了“挑战与未来”主题展厅的展品，从展品描述、展示方式、原理与应用等方面对每件展品进行了详细介绍，并配以展品实物图以及原理图或展品结构图。全书共有8部分，分别是地球述说、能源世界、新型材料、基因生命、海洋开发、走向未来、太空探索和公共空间主题。

第一章 地球述说
展品1 共有的家园
展品2 全球环境总体概况
展品3 人口增长
展品4 人口与资源
展品5 化石能源探寻
展品6 化石能源危机
展品7 全球水资源概况
展品8 全球变暖导致冰川融化
展品9 温室气体与全球变暖
展品10 未来的海滨城市
展品11 臭氧空洞
展品12 破坏臭氧层的物体
展品13 臭氧破坏
展品14 酸雨是怎样形成的
展品15 酸雨实验室
展品16 会说话的大树
展品17 环境变迁
展品18 福岛胡狼
展品19 保护湿地
展品20 中国气候变化
展品21 板块运动和青藏高原隆起
第二章 能源世界
展品1 什么是能源
展品2 一次能源的需求发展趋势
展品3 能源压板
展品4 特高压电网
展品5 超导电力技术
展品6 能源与环境
展品7 光伏发电
展品8 太阳能热塔式发电系统
展品9 太阳能热发电槽式线聚焦系统
展品10 太阳帆
展品11 可再生能源——氢能
展品12 氢的制取
展品13 氢的储存
展品14 氢的应用——水幕
展品15 燃料电池
展品16 核聚变与核裂变
展品17 风车森林
展品18 风能塔
展品19 水能
展品20 地热能
展品21 细菌发电
展品22 海藻发电
展品23 微粒的世界
展品24 PM2.5——它去哪里了
展品25 PM2.5相关知识介绍及问答
展品26 铀矿连连看
……
第三章 新型材料
第四章 基因革命
第五章 海洋开发
第六章 太空探索
第七章 走向未来
第八章 公共空间