Die Ursprünge des Museums gehen auf den 1869 gegründeten Naturwissenschaftlichen Verein zu Magdeburg zurück. Erstmals wurden die Sammlungen 1875 der Öffentlichkeit in den Räumen des Realgymnasiums in der Brandenburger Straße präsentiert.1893 zog das Naturwissenschaftliche Museum des Vereins mit in das Gebäude am Domplatz 5 und wurde 1905 städtisch.

Ab 1906 standen seine Räume komplett der Naturkunde zur Verfügung. Nach den verheerenden Kriegsverlusten 1945 mit der Zerstörung des Gebäudes und der Vernichtung von Exponaten an den Auslagerungsorten erfolgte der Neubeginn im ehemaligen Kaiser Friedrich Museum an der Otto-von-Guericke-Straße.

Mittlerweile sind die Bestände auf über 350 000 Objekte angewachsen und umfassen die Gebiete der Geologie, Mineralogie, Paläontologie sowie Botanik und Zoologie. Sammelschwerpunkte bildet dabei das heutige Land Sachsen-Anhalt mit gelegentlichen Abstechern in andere Klimaregionen der Erde, die in erdgeschichtlichen Zeiträumen für unser Gebiet bedeutsam waren.