Das traditionsreiche Museum, das auf das herzogliche Kunst- und Naturalienkabinett des 18. Jahrhunderts zurückgeht, ist erst im Jahre 1937 an den jetzigen Standort in der Pockelsstraße gezogen.
Auf vier Etagen finden sich hier Ausstellungen, die alle Sammlungsbereiche des Museums widerspiegeln. Im Untergeschoss werden lebende Amphibien, Reptilien und Fische in naturnah gestalteten Terrarien und Aquarien gezeigt.
Vertiefende Sonderausstellungen beleuchten noch weitere Themen und widmen sich regelmäßig wechselnden Schwerpunkten aus Natur und Wissenschaft. Dabei werden aktuelle Forschungsergebnisse anschaulich vermittelt und durch interaktive Elemente ergänzt.
Die historischen Dioramen im Erd- und 1. Obergeschoss zeigen heimische Tiere ebenfalls in ihren Lebensräumen. Das Erdgeschoss widmet sich weiter der Geschichte des Naturhistorischen Museums und stellt besondere historische Objekte in der Schatzkammer heraus, zeigt die Vielfalt der Sammlung im Schaumagazin und lädt im Entdeckersaal zum Ausprobieren ein.