天津自然博物館的前身是北疆博物院，始建于1914年，1957年更名為天津自然博物館。1997年天津市政府投資翻建自然博物館，1998年重新開放。新館占地2萬平方米，建筑面積1.2萬平方米，由陳列館、藏品庫、業務用房、植物園四個功能區組成。設有前廣場、地下存車場、貴賓廳、會議室、多功能廳、等附屬設備。主體建筑“海貝含珠”造型，寓意天津自然博物館是渤海之濱的一顆明珠。
她是我國為數不多的集動物、植物、古生物、地質等多學科的綜合性博物館。館藏生物標本38萬件，其中一、二級珍品1300余件，模式標本1400余件。以歷史悠久、館藏豐富、科研成果卓著居同類博物館之首，是集收藏、研究、展教、旅游為一身的科普教育基地。被授予全國科普教育基地、全國愛國主義教育基地。
天津自然博物館基本陳列獲國家文物局1998年度全國十大陳列展覽精品稱號。陳列展示以序廳、海洋世界、恐龍大觀、古哺乳物廳、動物生態廳、世界昆蟲廳、海洋貝類廳、熱帶植物溫室、電教廳集中表現物種的多樣性、生態的多樣性、人與自然的和諧。2004年建成開放的天津“海洋世界”填補了天津市大型海洋館的空白。展廳設多媒體觸摸屏參與項目、電教廳具備大屏幕投影設備。館內備有語音導覽機，設有無障礙通道和輪椅以及觀眾休息廳。
近年來，積極探索符合新形勢發展，充滿生機和活力的博物館運行機制和運作模式，在創新中尋求發展。1998年基本陳列獲得國家文物局“全國十大精品陳列”；2001年在全國率先推出“展覽超市”；2002年獲得“全國文物系統先進集體”稱號。
展館規模
天津自然博物館的基本陳列包括：序廳、古生物一廳、古生物二廳、水生生物廳、兩棲爬行動物廳、動物生態廳、昆蟲廳、海洋貝類廳、熱帶植物廳。這些陳列采用國際博物館界流行的主題單元展示法，圍繞“地球與生命”這一主題，集中表現了物種的多樣性、生態的多樣性、生物與周圍環境的統一、人與自然的和諧。
新館占地20000平方米，主體建筑12000平方米，于1998年10月1日向世人開放。
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