天津自然博物馆的前身是北疆博物院，始建于1914年， 1957年更名为天津自然博物馆。1997年天津市政府投资翻建自然博物馆，1998年重新开放。新馆占地2万平方米，建筑面积1.2万平方米，由陈列馆、藏品库、业务用房、植物园四个功能区组成。设有前广场、地下存车场、贵宾厅、会议室、多功能厅、等附属设备。主体建筑“海贝含珠”造型，寓意天津自然博物馆是渤海之滨的一颗明珠。

    她是我国为数不多的集动物、植物、古生物、地质等多学科的综合性博物馆。馆藏生物标本38万件，其中一、二级珍品1300余件，模式标本1400余件。以历史悠久、馆藏丰富、科研成果卓著居同类博物馆之首，是集收藏、研究、展教、旅游为一身的科普教育基地。被授予全国科普教育基地、全国爱国主义教育基地。

    陈列展示以序厅、海洋世界、恐龙大观、古哺乳物厅、动物生态厅、世界昆虫厅、海洋贝类厅、热带植物温室、电教厅集中表现物种的多样性、生态的多样性、人与自然的和谐。2004年建成开放的天津“海洋世界”填补了天津市大型海洋馆的空白。展厅设多媒体触摸屏参与项目、电教厅具备大屏幕投影设备。馆内备有语音导览机，设有无障碍通道和轮椅以及观众休息厅。

    近年来，积极探索符合新形势发展，充满生机和活力的博物馆运行机制和运作模式，在创新中寻求发展。1998年基本陈列获得国家文物局“全国十大精品陈列”；2001年在全国率先推出“展览超市”；2002年获得“全国文物系统先进集体”称号。