自然博物馆是收藏、制作和陈列天文、地质、植物、动物、古生物和人类等方面具有历史意义的标本，供科学研究和文化教育的机构，自然博物馆即在自然志（自然史）方面收藏很充实的博物馆。

近代自然博物馆的雏型，可追溯到欧洲17世纪。最初是一些私人收藏家或宫廷的藏品供少数人鉴赏，后来逐渐向民众开放，成为宣传教育、普及科学文化知识的场所，并逐渐发展为现代博物馆的形式，始建于1683年的英国牛津亚希莫林博物馆可能是近代创立最早的博物馆。

中国最早的自然博物馆，是法国天主教传教士于1868在上海徐家汇创办的自然历史博物馆（原称徐家汇博物院），收藏以动物标本为主。1905年上海自强学会会员张謇在江苏南通创办的“南通博物苑”（自然之部）是中国自建的第一个自然博物馆，抗日战争以前，中国共有200多个各类博物馆，属于自然博物馆性质的约有30个。

中华人民共和国成立后博物馆事业迅速发展，到1986年，全国博物馆的总数已近900个，其中属于自然博物馆性质的有400多个，北京、上海、天津等许多大城市都有了规模较大的“自然博物馆”或在博物馆内成立了“自然之部”。此外，还新建了一些专业性的自然科学博物馆，如四川自贡的“恐龙博物馆”及各省的地质、矿物博物馆等。