Trong đó, có hơn 400 mẫu thú, hơn 4.000 mẫu bò sát, ếch nhái, hơn 10.000 mẫu thực vật... PGS-TS Phạm Văn Lực cho biết, một số mẫu vật là mẫu duy nhất hoặc rất hiếm của Việt Nam.
BTTNVN được thành lập theo Nghị định 27/2004/NĐ-CP từ năm 2004 với chức năng sưu tầm, lưu giữ, bảo quản, tổ chức trưng bày giới thiệu, nghiên cứu các sưu tập mẫu vật và tư liệu về thiên nhiên, tài nguyên thiên nhiên Việt Nam, phục vụ phổ biến kiến thức, giáo dục, nghiên cứu khoa học, tham quan, du lịch.
Phòng trưng bày mở cửa tự do cho khách tham quan và các em học sinh, được chia thành nhiều khu vực, tái hiện sự hình thành và phát triển của sự sống qua 3,6 tỷ năm. Chẳng hạn, khu vực cây tiến hóa sinh giới được khắc trên mặt gỗ thể hiện thế giới sự sống với 5 giới sinh vật: Tiền nhân, nguyên sinh, nấm, thực vật và động vật.
Khu vực lịch sử sự sống trưng bày các mẫu hóa thạch của 4 thời kỳ địa chất: Tiền Cambri (4.500-541 triệu năm trước), Đại Cổ sinh (541-252 triệu năm trước), Đại Trung sinh (252-66 triệu năm trước) và Đại Tân sinh (66 triệu năm trước đến nay)...
Ngoài ra, khu trưng bày còn có phòng chiếu phim 3D với 4 ca chiếu mỗi ngày (sáng 2 ca, chiều 2 ca) với các nội dung về vũ trụ, biển, khủng long, côn trùng, cá và sự tiến hóa của loài người.