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。
1716年俄国在圣彼得堡建矿物学博物馆。1753年，伦敦建立了大英自然博物馆。1794年，巴黎建立了法国国立自然博物馆。其后建立的如纽约的美国自然博物馆、布鲁塞尔的比利时皇家自然博物馆、斯德哥尔摩的瑞典国立自然博物馆、东京的日本国立科学博物馆等，都是世界上成立较早的博物馆。
50年代以来发展尤为迅速，据不完全统计，各种类型的自然博物馆已有3万余座。
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。 自然博物馆
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。
收集保存标本、开展科学研究和进行宣传教育是现代自然博物馆的三大基本任务。这三者相互补充，不可偏废。要不断地收集标本，以充实藏品，才能保障科学研究和宣传教育的需要。如大英博物馆、美国自然博物馆等著名博物馆、藏品十分丰富，但仍经常组织大规模的自然资源考察和标本采集活动，有的博物馆鼓励并吸收观众（特别是青少年学生）参与标本的采集和模型的制作。
博物馆必须拥有一定科研人员，从事有关研究工作。一些著名博物馆往往集中了许多当代各国的著名学者，使这些自然博物馆成为生物学和地学中不少分支学科的研究中心和培养专门人才的重要基地。在陈列方面，早期只是零散地展出附有标签或说明的收藏品；以后陈列内容需系统化，并有各种专题陈列（如“生命起源”、“人类起源”、“海洋奇观”、“恐龙世界”等）。陈列方式也尽量利用现代技术的成果（如声、象、光、电等设备），使展出内容形象生动、吸引观众。