سجل معرض عمارة الحرمين الشريفين حضوراً لافتاً على مستوى العرض والتوثيق في آنٍ واحد، وبات وجهة مهمة لزوار مكة المكرمة، للاطلاع على تاريخ الحرمين الشريفين، عبر المقتنيات والعناصر المعمارية والنقوش الكتابية المرتبطة بعمارة الحرمين الشريفين، منذ عهد الخلافة الأموية وحتى هذا العهد الزاهر، الذي يشهد أكبر مراحل التطوير التي مر بها المسجدان على جميع الأصعدة. وكان المعرض الذي افتتح في عام 1420، على مساحة 1200 م2، بجوار مصنع كسوة الكعبة المشرفة بأم الجود، قد روعي في تصميمه المزج بين النمط المعماري الإسلامي والطراز الذي امتاز به المسجدان الشريفان، وكذا انسيابية حركة الزائرين وتمكينهم من الاطلاع على جميع المعروضات وفق تسلسل مشوق ومفيد.
ونبعت فكرة إنشاء المعرض الذي يزوره يومياً 1000 زائر، من خلال ما شهده المسجدان من توسعات على مر العهود الإسلامية، والتي تركت لدى الرئاسة العامة لشؤون المسجد الحرام والمسجد النبوي بعض الآثار والمقتنيات المعمارية والنقوش الكتابية، فرأت الرئاسة أن من المناسب توثيق ذلك عبر عرض بعض هذه المقتنيات في معرض خاص بها، وأجرت بناءً على ذلك الدراسات اللازمة.
أوضح مدير المعرض محمد بن مصلح الجابري، أن المعرض قسم إلى سبع قاعات، الأولى للاستقبال وبها مجسم للمسجد الحرام، وصور قديمة وحديثة للحرمين الشريفين، والثانية تعرف بقاعة المسجد الحرام، ويتوسطها سلم الكعبة المشرفة الذي يعد من أهم التحف المعروضة ويعود تاريخه إلى عام 1240، وثالث هذه القاعات قاعة الكعبة المشرفة، وتختص بعرض متعلقات الكعبة المشرفة، تليها بالترتيب قاعة الصور الفوتوجرافية وقاعة المسجد النبوي وقاعة زمزم. وأشار إلى أن من أهم القطع الأثرية الموجودة في المعرض حسب تسلسل القاعات مجسماً حديثاً للمسجد الحرام في وسط قاعة الاستقبال، وبعض الصور القديمة للحرمين الشريفين، إضافة إلى سلم الكعبة المشرفة المصنوع من خشب الساج المؤرخ في عام 1240، والمقصورة التي كانت تغطي مقام إبراهيم - عليه السلام - قبل استبدالها في عهد خادم الحرمين الشريفين، وعدد من أهلة المنائر التي يعود تاريخها لعام 1299، فيما حوت قاعة الكعبة المشرفة على ميزاب الكعبة المشرفة المصنوع من الخشب والمصفح من الخارج بالذهب والمبطن من الداخل بالرصاص، ويعود تاريخه لعام 1273، وعمود من خشب الساج من أعمدة الكعبة المشرفة يعود تاريخه لعمارة عبدالله بن الزبير - رضي الله عنه - للكعبة المشرفة في عام 65 هـ، وصندوق من الخشب كان داخل الكعبة المشرفة يعود تاريخه لعام 1277، وباب الكعبة المشرفة الذي أمر بصنعه الملك عبدالعزيز - رحمه الله - في عام 1363، وإطار الحجر الأسود الذي يعود تاريخه لما قبل الدولة السعودية الأولى.