พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยา ได้รับการจัดตั้งในปี พ.ศ.๒๕๓๘ เพื่อให้เป็นศูนย์กลางการศึกษาวิจัยด้านธรรมชาติวิทยาของประเทศไทยและประเทศใกล้เคียง และยังเป็นศูนย์จัดแสดงนิทรรศการความหลากหลายทางชีวภาพ ซึ่งนำเสนอตั้งแต่การกำเนิดโลก สู่กำเนิดสรรพสิ่งและสิ่งมีชีวิต ที่ล้วนผ่านกระบวนการวิวัฒนาการมานานและยังคงดำเนินเช่นนี้ต่อไป เพื่อดำรงไว้ซึ่งความหลากหลาย พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยา เป็นอาคาร 2 ชั้น ขนาดพื้นที่ประมาณ 3,000 ตารางเมตร จัดแบ่งพื้นที่ออกเป็น 3 ส่วน ได้แก่ ส่วนสำนักงาน ประกอบด้วย ห้องทำงาน ห้องปฏิบัติการ ห้องสมุด ห้องควบคุม และอื่นๆ ส่วนแสดงนิทรรศการ ประกอบด้วย ส่วนแสดงนิทรรศการถาวร ส่วนแสดงนิทรรศการหมุนเวียน ห้องแสดงนิทรรศการ น.พ.บุญส่ง เลขะกุล คลังเก็บวัสดุตัวอย่าง ประกอบด้วยคลังเก็บวัสดุตัวอย่างแห้ง และคลังเก็บวัสดุตัวอย่างเปียก วัสดุตัวอย่างเริ่มต้นจากการบริจาคตัวอย่างนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจากครอบครัวนายแพทย์บุญส่ง เลขะกุล และตัวอย่างปลา สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก สัตว์เลื้อยคลาน และสัตว์ทะเลที่ไม่มีกระดูกสันหลัง จากสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย ต่อมาจึงได้เก็บตัวอย่างพืชและสัตว์ทุกชนิดต่อเนื่องมาถึงปัจจุบัน ห้องเขาสัตว์นายแพทย์บุญส่ง เลขะกุล ประเภทของ "เขา" เขากูปรี เขาควายป่า เขาสมัน อุทยานล้านปี ย้อนกาลเวลาไปสู่อดีตอันไกลโพ้นของดินแดนที่เป็นประเทศไทยว่ามีธรรมชาติและมีสิ่งมีชีวิตใดเคยดำรงเผ่าพันธุ์อยู่ ด้วยการจำลองสภาพธรรมชาติ สิ่งมีชีวิต ณ ยุคสมัยก่อนประวัติศาสตร์มาให้ชม ภายใต้บรรยากาศธรรมชาติภายนอกอาคาร โซน 1 การกำเนิดโลก หลากคำถามชวนคิด จำลองการกำเนิดจักรวาล สื่อผสมจำลองการกำเนิดจักรวาล โซน 2 การกำเนิดสิ่งมีชีวิต คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตทั้ง 9 ประการ แบบจำลองการกำเนิดสิ่งมีชีวิตในห้องทดลอง ระดับขององค์ประกอบทางชีววิทยาของสิ่งมีชีวิต โซน 3 วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต บรรยากาศของโลกในมหายุค ก่อนมหายุคโบราณ สิ่งแวดล้อมและสัตว์ในมหายุคกลาง สิ่งแวดล้อมและสัตว์ในมหายุคปัจจุบัน กระบวนการเกิดชนิดพันธ์ุใหม่ โซน 4 ความหลากหลายทางชีวภาพ ความหลากหลายของ 5 อาณาจักรสิ่งมีชีวิต อาณาจักรแบคทีเรีย อาณาจักรโปรติสตา อาณาจักรเห็ดรา อาณาจักรสัตวฺ์ อาณาจักรพืช