这是中国唯一的国家级、综合性自然博物馆，代表国家保护、研究、收藏、阐释、展示自然物和人类发展过程中具有历史、科学和艺术价值的自然遗产。
自然博物馆是收藏自然标本、从事相关基础科学研究、开展科学普及与文化教育的专门机构。建设一座国家级自然博物馆，在新中国成立伊始便得到了社会的热切关注和政府的积极支持。1951年3月，经中央宣传部文教委员会批准，文化部与中国科学院共同成立中央自然博物馆筹备委员会；4月，中央自然博物馆筹备处成立，地点位于故宫文华殿、传心殿和清史馆等处。1958年5月，主体建筑落成，由时任中国科学院院长郭沫若题写馆名。1959年1月开馆。1962年1月定名为北京自然博物馆。
经过几十年的建设发展，国家自然博物馆在古生物、动物、植物和人类学等地球科学、生命科学领域的标本收藏、科学研究和科学普及工作取得了丰硕成果。现馆藏藏品37万余件，珍稀标本数量在国内自然博物馆居首位。近年来在国际学术期刊《自然》和《科学》上累计发表论文十余篇，荣获北京市科学技术奖一等奖等重要奖项十余项。在国内率先策划推出的“博物馆之夜”“小小讲解员”等众多科普教育活动已经形成特色品牌。
自然博物馆作为链接人类社会与自然世界的桥梁，人与自然“对话”的平台，在应对地球生态危机挑战中，愈来愈发挥着举足轻重的作用，并开始担纲起守护地球的倡导者、传播者和守护者的重要角色。
据了解，国家自然博物馆将立足国家馆的使命定位，整体提升能力，同时高质量推进新馆建设。国家自然博物馆新馆位于北京大红门地区博物馆群，面积约20万平方米、占地面积约5.77公顷，将成为未来南中轴线上的标志性建筑。