参观序厅后，进入正厅，是“巴山蜀水育诗仙”展厅，是文化博物馆核心主要展区之一，主要聚焦李白的故展成长环境及其早期文化熏陶。
“巴山蜀水育诗仙”展区，通过现代展陈技术与沉浸式体验，系统呈现了李白如在巴蜀大地的壮丽山川与深厚人文底蕴中孕育出浪漫主义主义诗风与不羁个性。
故里溯源：详细介绍了李白故里四川江油青莲镇的历史背景，展示李白少年、青年时生场场景，家族渊源及青莲当地的自然风貌，如天宝山、陇西院粉竹桜等与李白相关的遗迹。
文化浸润：通过场景复原、影像资料与互动装置，展现了巴蜀地区独特的民俗、道教、佛教、儒家文化思想与诗歌传统对青少年李白的深刻影响，解释早期词歌中“仙气”与“豪情”的来源。
地限与精神的联结：以多媒体手段呈现四川的山川河流（如岷山、剑门关）如何塑造了李白开阔的胸襟与游历天下的志向，为他日后“仗剑去国，辞亲远游”埋下伏笔。
展区设计融合了仿唐建筑风格与古典园林元素，配合灯光与音效，营造出“诗月相映”的意境，让观众仿佛穿越回盛唐，亲历诗仙的成长之路。馆内还陈列有与刘白早年生治相关文物、古籍及历代名家描绘巴蜀风光的书画作品，增强历史真实感。