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。
天津自然博物馆基本陈列获国家文物局1998年度全国十大陈列展览精品称号。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。
展馆规模
天津自然博物馆的基本陈列包括：序厅、古生物一厅、古生物二厅、水生生物厅、两栖爬行动物厅、动物生态厅、昆虫厅、海洋贝类厅、热带植物厅。这些陈列采用国际博物馆界流行的主题单元展示法，围绕“地球与生命”这一主题，集中表现了物种的多样性、生态的多样性、生物与周围环境的统一、人与自然的和谐。
新馆占地20000平方米，主体建筑12000平方米，于1998年10月1日向世人开放。
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