展厅内的虚空间和虚拟空间是相对于实体空间来说的，这类空间通过人的心理作用，用意像性的、暗示的、概念的手法来进行处理，也可以认为是一种“心理空间”，可以简单地将其理解为不能把现实物体置入其中的空间。它没有明确的实体界面，却存在于一定的范围。它是物质形态的空间实体向四周延伸和扩张的结果。心理空间不是客观存在的，却留给人更大的想象空间。
1.虚空间
虚空间指在界定的空间内通过界面的局部变化而再次限定的空间。如利用不同角度的镜面玻璃的反射反映的虚像，把人们的视线转向由镜面所形成的虚幻空间，产生空间扩大的视觉效果，有时通过几个镜面的反射，把原来平面的物件造成立体空间的幻觉。在狭窄的陈列空间，常利用镜面来扩大空间感，并利用镜面的幻觉装饰来丰富室内景观。在空间感上使有限的空间产生了无限的、古怪的空间感。
当然，镜面反射出的虚空间的载体不仅限于玻璃和镜子，还可以是水面、抛光处理的不锈钢和塑料凳。不同材料所采用的现代工艺通过映射创造出新奇、趣味、超现实、梦幻般的空间效果，这也是一般的实体空间所无法企及的。
2.虚拟空间
虚空间的另一种存在形式是通过投影、多媒体和虚拟现实技术营造出的虚拟空间，在近年来举办的各种世界博览会上被广泛使用。虚拟现实技术又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过声音、姿势等方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。这种空间形式借助不断演进的视觉技术在带给观众极大视觉震撼的同时，在视觉、听觉、体感等方面也会带来全方位的感受。如上海世博会城市未来馆的虚拟电子书会随着参观者手的动作自动翻页，这种交互式的动态展示是世博会上常用的手法。
