美国自然历史博物馆（American Museum of Natural History）位于纽约，与伦敦自然史博物馆、华盛顿哥伦比亚特区的国家自然历史博物馆并称为世界三大自然历史博物馆。

1869年4月6日，在西奥多·罗斯福、J·皮尔庞特·摩根等的支持下，阿尔伯特·史密斯·比克莫尔创建了美国自然历史博物馆，之后陆续建造了25座相互连通的建筑，其中博物馆的外立面于1967年被指定为纽约市的官方地标，西奥多·罗斯福圆形大厅于1975年被指定为纽约市的室内地标。

截至2023年6月，美国自然历史博物馆的收藏品有3200万件，其中古生物和人类学的收藏在世界各博物馆中占居首位。博物馆有45个面积为500~1500平方米的永久展厅，展厅分四层设置，展示的藏品仅占收藏的很少部分，主要馆藏有蓝鲸遗体模型、雷克斯霸王龙骨架、蓝宝石“印度之星”等。

美国自然历史博物馆于2006年获得授予博士学位的授权，是首个获此授权的博物馆。另外，博物馆的罗斯地球和太空中心有着全美最大的玻璃幕墙之一，是目前世界上最大的宇宙教育和科研场所。

阿尔伯特·史密斯·比克莫尔是哈佛大学动物学路易斯·阿格西的学生，他于1861年首次提出了建立自然博物馆的设想；在1868 年巴纳姆美国博物馆被烧毁后，18 位纽约知名人士写信给中央公园委员会，要求在中央公园建立自然历史博物馆。1869年4月6日，在小威廉·E·道奇、西奥多·罗斯福、约瑟夫·乔特和J·皮尔庞特·摩根的支持下，阿尔伯特·史密斯·比克莫尔在纽约市创建了美国自然历史博物馆，第一任馆长为约翰·大卫·沃尔夫。1871年博物馆最初建于中央公园的阿森纳区，1874年在位于西77街和81街之间、与中央公园隔街相望的曼哈顿广场开始建造第一座建筑，时任美国总统尤里西斯·格兰特参加了奠基仪式，1877年第一座大楼建成，美国总统卢瑟福·伯查德·海斯主持了揭幕仪式。

1881年新任馆长莫里斯·杰苏普将博物馆带入了探索黄金时代。在此期间，博物馆参与了发现北极、探索西伯利亚地区未绘制地图的地区、穿越博克多汗国和大戈壁沙漠以及前往刚果的探险活动。1895年设立了民族学部，1896年设立了西北海岸美洲原住民大厅。

1897年-1902年法兰兹·鲍亚士组织了杰苏普北太平洋探险队，这是在整个人类学领域的首次尝试。这次探险记录了北太平洋人民的生活和文化。1908年博物馆馆长莫里斯·杰苏普逝世，亨利·费尔菲尔德·奥斯本接任。

1913年，创造类生命哺乳动物立体模型的先驱卡尔·阿克利开始筹建非洲哺乳动物厅。1922年Roy Chapman安德鲁斯带领中亚探险队穿越蒙古戈壁大漠，发现了世界上最丰富的恐龙化石遗址，1926年Arthur S.Vernay和J.C.Faunthorpe上校率领的探险队从印度次大陆带来了大量哺乳动物标本。

1930年、1933年、1935年、1936年、1942年相继开放了哺乳动物南亚大厅、海洋生命馆、海登北京天文馆、西奥多·罗斯福纪念馆和西奥多·罗斯福圆形大厅、北美哺乳动物厅、非洲哺乳动物厅，其中西奥多·罗斯福纪念馆和西奥多·罗斯福圆形大厅是纽约州致敬其第33任州长及美国第26任统的官方纪念建筑；非洲哺乳动物厅展示了卡尔·阿克利为首的艺术家和科学家在非洲绘制、拍摄、收集、测量和制作的树叶、树皮、青苔和地形模型。

1958年以后又陆续开放了许多展厅，其中设置在一楼有北美森林大厅、北美小型哺乳动物厅；设置在二楼的有非洲人民大会堂、墨西哥和中美洲大厅、海洋生命大厅等；设置在三楼有灵长目动物大厅、东部林地美洲原住民大厅、格丽特·玛格丽特·米德太平洋人民大厅等。其中海洋生命大厅经过翻新，天花板上悬挂着一个94英尺长的蓝鲸模型。1967年，博物馆的外立面被指定为纽约市的官方地标，1975年博物馆二楼的西奥多·罗斯福圆形大厅被指定为纽约市的室内地标。

1976年后再次开放了多个展厅，包括摩根宝石纪念馆和哈里·弗兰克·古根海姆矿物馆、爬行动物和两栖动物大厅、亚瑟·罗斯陨石厅等。1991年，蒙古科学院邀请博物馆参加对戈壁的联合古生物探险，这是自20世纪20年代中亚探险以来，首次有西方科学家参加的探险。

1991年，西奥多·罗斯福圆形大厅安装了一个五层楼高的巴罗龙铸件，成为世界上最高的独立恐龙展览。随后陆续建设、翻新了研究图书馆的新馆、生物多样性与保护中心、人类生物学与进化大厅、原始哺乳动物厅、鸟臀目恐龙厅等。

1997年，博物馆与美国航空航天局合作成立了国家科学扫盲、教育和技术中心，两年后世界上最先进的星投影仪（Mark IX）安装在新的海登天文馆，2000年弗雷德里克·菲尼亚斯和桑德拉·普里斯特·罗斯地球与太空中心向公众开放。

2001年博物馆新增了哥伦布大道的入口，之后翻新了塞缪尔·J和埃塞尔·勒弗拉克剧院、博物馆的主礼堂。2003年又翻新了米尔斯坦海洋生物厅，在厅内设有高清视频投影、交互式计算机站、动手模型、14个新的立体模型和8个新的海洋生态系统展示。同年还翻新了亚瑟·罗斯石陨石大厅，增加了130多颗具有科学意义的陨石等新展品。

2004年，博物馆在地球的戈特斯曼大厅安装了一个新的地震监测站，地震仪通过网络向公众提供实时地震数据。2006年，博物馆的理查德·吉尔德研究生院经纽约州授权成立，获准授予学术硕士、博士和荣誉学位，这标志着美国博物馆首次获得授予博士学位的授权。比较生物学项目的第一批博士生于2008年入学理查德·吉尔德研究生院。之后，纽约州教育部授权博物馆作为试点开设地球科学教学艺术硕士驻留项目。

2009年博物馆完成了面向77街的城堡形外立面的重大翻新和修复工程，之后于2012年修复了西奥多·罗斯福纪念馆和北美哺乳动物伯纳德家族大厅。2016年在四层展厅增加了以新发现的恐龙遗体制作的122英尺（约37.18米）长的泰坦巨龙作为新展品。2019年，理查德·吉尔德科学、教育和创新中心破土动工，2023年5月4日正式开放，纽约市长Eric Adams、博物馆董事会主席Scott Bok、馆长肖恩 · 迪凯特等参与了剪彩仪式。

截至2023年6月，博物馆每年迎接来自全球各地的游客约500万人，另外有许多人通过巡展、“太空秀”、官方网站等其他线上方式参与博物馆活动。博物馆现任馆长为科学家兼教育家肖恩 · 迪凯特，他于2023年4月接替已经任职30年的老馆长爱伦·V·福特。博物馆现有3200万件标本与器物，另有冷冻组织切片、天体物理数据和基因组资料等新式馆藏。 

美国自然历史博物馆位于纽约曼哈顿区，北侧朝向哥伦布大道，西侧朝向77街，南侧位于中央公园西，东侧朝向81街。博物馆的主体建筑风格为古典式建筑，总建筑师为卡尔弗特•沃克斯和J•雷伊•莫得，总占地面积180000平方米，建筑面积148644.86平方米（160平方英尺），四侧均有入口，正门在南侧。

博物馆大部分建筑含负一层共有5层，负一层主要为罗斯地球和太空中心的底层，位于东侧偏南，该中心旁边以及西侧各有一餐厅，西侧中央位置是地铁入口，东侧中央位置为大型地下停车场。

博物馆由25座互相连通的建筑构成，整个建筑群呈方形，南侧的中央为罗斯福纪念馆，也是正门入口所在；东南端为地球馆，东侧紧靠地球馆的是罗斯地球和太空中心，其北边为长方形的大型停车场；北侧中央为理查德·吉尔德科学、教育和创新中心，南边紧邻的是格斯特纳收藏中心，西边紧邻的是宝石和矿物馆，西北端为石陨石馆；西侧紧贴陨石馆的是人类起源馆，西侧中央为彼得画廊，西南端为北美森林与纽约环境馆；建筑群中央为塞缪尔 · J 和埃塞尔 · 勒弗拉克剧院，紧邻理查德·吉尔德科学、教育和创新中心。

为了纪念美国第26任总统西奥多·罗斯福，出生于纽约的总统，纽约州在博物馆建立了官方纪念建筑群，包括三部分：博物馆在中央公园西街的外立面、西奥多·罗斯福纪念馆、西奥多·罗斯福大厅。西奥多·罗斯福纪念馆属于罗马式建筑风格，外形被精心设计成蚌壳状，正门上边有三个英文字，从左到右分别是真理、知识和视野，门前矗立着西奥多•罗斯福的骑马铜像。在美国历史上，富兰克林·罗斯福被认为是自然资源保护的先驱，他汲取了弗兰克·查普曼、约翰·伯罗斯和约翰·缪尔在内的专家意见，将包括约塞米蒂国家公园在内的2.3亿公顷的土地纳入联邦管护，并签署了1906年的《古迹法案》。

 2019年，博物馆建设了理查德·吉尔德科学、教育和创新中心，由Studio Gang的建筑师Jeanne Gang和 Ralph Appelbaum Associates 的展览设计师 Ralph Appelbaum共同设计，2023年5月4日投入使用。中心占地23万平方英尺（约21367.69平方米），最高点105英尺（约32米），与10座博物馆建筑有33个连接点，共七层，地下一层，地上六层，其中四层对外开放。该中心包括苏珊和彼得 · J · 所罗门家族昆虫厅、以及凤蝶总科厅、无形世界剧院、研究图书馆、新教室、工作收藏区、新的展览画廊等。

罗斯地球和太空中心位于博物馆主体建筑的负一层，占地面积约3万平方米，高七层，于2000年2月对公众开放。这是一座玻璃墙构成的立体式建筑，是目前世界上最大的宇宙教育和科研场所。该中心包含五个部分，分别为戈特斯曼地球厅、库尔曼宇宙厅、赫尔布伦宇宙走道、海登天文馆以及天体物理学部。该中心的主体部分是一个重达重达2000吨、直径87英尺（约26.52米）的海顿球，球体表面的钢制镶板上面刻划着经线和纬线，包裹着海登球的是全美最大的玻璃幕墙之一，水白色玻璃近一英亩(约4000平方米)，玻璃幕墙的杆索长达2.5英里(约4公里)，其上有1400件固件。

塞缪尔 · J 和埃塞尔 · 勒弗拉克影院又称为巨型屏幕影院，翻新于2001年，影院屏幕高40英尺（约12.20米），宽60英尺（约18.29米），配备有最先进的数字音响系统、字幕设备和音频描述设备。影院入口在博物馆一层，允许坐轮椅进出。

美国自然历史博物馆的陈列内容主要包括天文学、矿物学、人类史、古代动物和现代动物5个方面，在展示方式上，博物馆采用自己首创的立体生态景观，用山川草木等自然环境布置衬托动物群，并以电影作为陈列背景。博物馆有45个面积为500~1500平方米的永久展厅，展厅分四层设置。

博物馆一层南侧中央为西奥多·罗斯福纪念馆，纪念馆的左侧为生物多样性厅，右侧即东南端为地球厅；东侧紧邻地球厅为罗斯地球和太空中心；北侧有昆虫厅，理查德·吉尔德科学、教育和创新中心，宝石厅、矿物厅，西北端为石陨石厅和西北岸美洲原住民厅；西侧由北至南依次为人类起源厅、彼得画廊、纽约环境厅、北美森林厅；一层中央为勒弗拉克影院，影院南边为北美哺乳动物厅，动物厅西边为海洋生命厅，动物厅东边为海登天文馆。

生物多样性厅一侧是细致入微的“生命光谱”，在墙面上用1500件标本和模型展现了三十五亿年进化历程中地球上生命多样性的场景。在展厅中央是包含50万片叶子的雨林景箱，在景箱后面“生物简报”录像组向观众解释了厄尔尼诺暖流现象、栖息地碎片化、火灾等对生物多样性的冲击影响。此厅除了警醒世人，也积极呈现世界各地的保育保护措施是如何恢复和保护关键生态系统的。

安妮和伯纳德·斯皮策人类起源厅向观众描绘出了人类进化的“家族树”，厅内用真人大小的造景还原史前时代的日常生活，提醒人们在史前时代古人类先祖们不是猎人，而是猎物。此厅展出一具精雕细琢的尼安德特人骨架、“露西”以及“图尔卡纳少年”的面部复原，观众可以看见这些先祖的容貌。最终展区的图板展示了人类外形等方面未来的可能变化。

罗斯地球与太空中心内,巨球高悬,该球体的上部就是新建的天文馆,它是世界上最大也是最具冲击力的虚拟现实模拟器。该影院共有429个座位，其中上演的“太空秀”采用最前沿的投影系统，根据物理学进行的计算机模拟和数以百万计的真实天文观察成果带领游客穿越至今可观察到的整个宇宙：行星、星团、星云与银河。这个“数码宇宙”是一幅三维云图，一切已知的天体都包含其中，并在实时更新。

亚瑟·罗斯陨石厅所展出130余件珍贵的标本中，有博物馆最古老的大型展品。陨石是太阳系形成后的残余，所以它们大多保留有太阳和行星形成演化的线索。1900年，J.P.摩尔根将12300件精美的标本尽数捐赠给了博物馆，装运这批藏品动用了两节火车车厢，其中的580件陨石构成了此厅陈列的核心。新入藏的标本还包括火星上采集而来的陨石，以及距今五十亿年前的神秘的纳米金刚石。阿波罗登月行动时宇航员所采集的三类月球岩石亦在此厅陈列之中。

西北岸印第安人厅的大部分展品来自远征队，由当时人类学部主任弗朗兹·博厄斯领衔，远征队通过船运、狗拉雪橇等方式，从西伯利亚地区和北美洲西北太平洋沿岸，带回了包括船只、雪橇、武器、玩具、服饰在内的11000件文物，以及展厅中并排而立的巨型图腾柱；并用蜡筒式留声机记录了音频，用数千张相片记录了影像（将相机应用于人类学调查在当时属创举）。展厅内用一系列壁组成画廊，重点展示了太平洋西北部海岸萨利什族、吉特桑族、海达族等10个原住民种族的1000多件藏品，包括标志性的印第安独木舟、高度从3英尺到17英尺（0.91米到5.18米）的67件纪念性雕刻品等，另外还有电影制作人Michael Borquin制作的一段11分钟的多媒体视频。

古根海姆矿物厅中的几乎所有展品都保留了它们出土时的模样，而摩根宝石厅中的石块则是干雕万琢，这才带出了宝石的光泽、色彩和质地。此厅中的珍宝有迄今为止发现的最大的蓝色托帕石、亚利桑那出土的重达4.5吨的蓝铜-孔雀石矿柱、波兰出土的软玉翡翠石板、重达632克拉的派翠西娅祖母绿。这两座展厅设计效仿矿洞内部重现了宝石坑的构造，通过合成钻石和其他标本模型向公众科普矿物学知识。地球和行星科学部仍在不断充实着相关藏品。

欧玛和保罗·米尔斯丁海洋生命厅中有750余件海生动物的模型，比如海牛目、海豹、海狮和鲸目等，其中有14英尺(约4米)长的鲸鲨、微小的猩红色管虫和绿球藻。厅内的栖息地景箱模拟了几种主要海洋生态系统，例如河口、红树林地、极地冰洋、大陆架、珊瑚礁、海草森林、漆黑的中段水层以及深海海床。大厅入口的两侧是反映海生生物过去十五亿年进化的“生命之树”模型组，从显微植物的繁盛到软骨和有骨鱼类，以及一位呼吸树潜水员。

博物馆二层南侧为亚洲哺乳动物厅和西奥多·罗斯福大厅；东侧为大爆炸剧院；北侧有凤蝶总科厅、南美人厅；西侧有墨西哥和中美洲厅、世界鸟类厅、亚洲人厅；世界鸟类厅的东边紧邻非洲人厅，西奥多·罗斯福大厅的北边紧邻非洲哺乳动物厅。

西奥多·西奥多·罗斯福大厅位于中央公园西街的博物馆入口大厅，本厅采用标本和互动的时间线陈列，追溯了富兰克林·罗斯福的一生：从孩童时代的小自然学家，到热衷于打猎的猎手，最后成为具有远见卓识的保育保护人，印证了罗斯福说过的一句话：“让我们期待，有一天相机会取代猎枪。”大厅中央安置了一块奖章，上面刻画有一头美洲野牛，当年正是濒危的美洲野牛触动了罗斯福，使他意识到保存和管护自然资源的紧迫性。

世界鸟类厅中有12个景箱，每一个都描绘了一个生物群系及栖于其中的纷繁多样的鸟类，例如，在澳大利亚有喜好鲜果的鹦鹉和凤冠鹦鹉，以及不会飞但却能连续奔行数周之久的；徘徊在戈壁大漠白湖浅滩的天鹅与鹅；南极洲附近的南乔治亚岛上，王企鹅在严寒中抱团取暖；安第斯山脉的高地上，翼展巨大的南美兀鹫正要着陆。

非洲人厅展示了从古埃及到现代的非洲文化遗产，描绘了草原、沙漠、森林和河流地区环境中人们的生活方式和习俗，立体布景包括北非沙漠中的柏柏尔人、东非的波科特人等多种场景。大厅尽头的走廊里摆放着尼日尔、尼罗河、赞比西和刚果等大河流域文明的文物，包括雕刻的面具、宗教图标以及农业、渔业、炼铁等工具；展厅中摆放着大量乐器，包括里拉琴、古筝、长笛、小号、双簧管、铃铛、喇叭和鼓；还展示了特殊仪式用具，包括尼日利亚“渡渡鸟舞者”的香蕉叶、皮肤面具、刚果比拉男孩成年后佩戴的象征性彩绘豹纹等。

艾克利非洲哺乳动物厅是世界上最出色的博物馆陈列之一。这座展厅纪念的是标本制作师、发明家、探险家卡尔·艾克利，他最先构想出这样的陈列，并亲手搜集了今日展厅内的许多标本。这些景箱依据科学家、随行画师以及摄影师在田野中一丝不苟的观察制作而成，它们生动再现了艾克利热爱和想要守护的自然世界，每个景箱都忠实重现了某个特定地点在一天中某个特定时刻的样貌。本展厅中，山地大猩猩属全景图所描绘的地点是非洲第一座国家公园，该公园是比利时国王阿尔伯特在艾克利劝说下创建的。

博物馆三层的南侧为爬行纲和两栖纲厅；东侧为海登天文馆（入口在一层）；北侧为无形世界剧院、太平洋人厅；西侧为大平原厅、北部林地厅、灵长目厅以及画廊三；三层中央还有北美鸟类厅和北美哺乳动物厅。

爬行类和两栖动物生物展厅中的南美蛇类与蛙类收藏来自于1869年创立之时德国探险家亚历山大·菲利普·马克西米利安亲王的捐献。展厅中，两栖类位于走道右侧，爬行类位于走道左侧，有小毒镖蛙，也有大的象龟属，观众可以看到两者生物学上的异同。在科莫多巨蜥的景箱中，一只科莫多龙正在吞下野猪，另一只正在伸出长而分叉的舌头。

玛格丽特·米德太平洋人厅的部分展品来自于该厅最初的设计人米德的搜集，其中，复活节岛（又名复活节岛）的摩艾人祖先雕像的复制品，因为出现在的电影《博物馆奇妙夜》中而成为游客争相合影的对象。厅内仓库上的部分饰件出自新西兰境内的毛利人制作精巧的木雕，这些仓库代表了祖先们的躯体，对太平洋上的社群意义重大。

灵长类厅按科划分，通过骨骼、骨架和绘图体现灵长类在体态、体毛量、手与拇指的形状等方面的共有与独特的体征。厅内展示的有小的侏儒狨，也有大猩猩等；有的为树栖，有些为地栖；有食虫为生，有吮吸树汁为生。通过展示可以观察到灵长类与人类有不少相似之处，例如相对体型较大的脑部、可以握拳的手部、敏锐的视觉、较长的寿命等。

伦纳德·C·桑福德北美鸟类厅是由鸟类学家弗兰克·查普曼创建的，景箱所展现的鸟类大多受到栖息地流失和捕猎滥杀的威胁，例如，拉布拉多鸭就已不幸灭绝。在查普曼的领导下，博物馆的鸟类馆藏逐渐成为全球之最，收藏了99%的全球已知品种。该厅展现了从阿拉斯加州到巴哈马横跨南北半球的各个区域，展示的鸟类有浮水而行、嘶哑啼鸣、振翅高飞、求偶炫耀等各种姿态，其中采自哈德逊河的景箱中，一只游隼猎回了鸽子，正要给她嗷嗷待哺的三只早成雏送去。

北美哺乳动物厅共有43个景箱，景箱中的壁画乃是全馆典范，描绘了加拿大极地的纷飞大雪、索诺拉沙漠的落日余晖、黄石国家公园、约塞米蒂国家公园、火山口湖国家公园等名胜。其中，盘羊最箱中的背景壁画出自画师、保育主义者贝尔墨·布朗。在狼的景箱中，两匹狼在明尼苏达州的极光之下奔跑猎鹿，鹿在雪地里惊惶留下的蹄印，步子由小及大，显示出了提速的过程。图景中的积雪由碎石屑制成，狼的影子则是通过颜料粉在石屑上的巧妙分布来呈现的。

博物馆四层的南侧主要是鸟臀目恐龙厅；北侧有研究图书馆和学习中心；西侧有培训中心、发达哺乳动物厅、原始哺乳动物厅；培训中心东边、四层中央的位置上有脊椎动物起源厅，与之相邻的为蜥臀目恐龙厅、画廊四。

四楼的化石展厅不是按照时间顺序布展的，而是按家族树。鸟臀目的共有体征在于指向后方的骨。此厅中有两件明星展品：其一是生活在一亿四千万年前的剑龙属，其骨板沿背脊而生；其二是生活在六千六百万年前的三角龙属，它的三只犄角挺立额前。在实验室和馆藏室里，古生物学部的科学家们正运用最为先进的科技手段研究这些远古的生物化石。

发达哺乳动物厅的藏品采集起始于1877年怀俄明州的布里吉厄盆地远征，厅中展示了非鸟类恐龙灭绝后兴起的哺乳类，包括大型哺乳动物比如猛象、乳齿象、剑齿虎、骆驼、大地懒等，距今约一万年前开始逐渐消亡，历经数百年之久，也包括进化分支如猫、海豹、熊、灵长类、马、鲸和象等。

原始哺乳动物厅中突出了化石骨架的对比，包括：袋熊与大地獭的对比、雕齿兽和剑齿虎的对比、迷你的齁鯖和迄今所知史上最大陆生哺乳动物巨犀属的对比。厅内展示的化石显示了原始哺乳动物所共有的特征：背上长着巨“帆”的合弓纲动物，眼眶侧后有一个大的额孔。

脊椎动物起源厅中展示了250件化石标本，代表了几乎所有存在过的脊椎动物群，包括各种鱼类、两栖动物、鳄、龟、蜥蜴和蛇、蛇颈龙目、沧龙、鱼龙目、翼龙等。其中，还展示了最早的脊椎动物，即无颚鱼类，它们的颅骨和脊柱能够帮助它们在水生环境中移动、觅食和生存，之后它们的上下颚使猎食变得简单，四肢赋予了它们行走攀爬等各种运动能力，密封的卵则使它们不必非得回到水中去才能繁衍后代。

蜥臀目恐龙厅位于四层，有电梯直达，厅中的恐龙皆是由前肢具有握力的祖先进化而来，比如雷克斯霸王龙和迷惑龙（之前被称为雷龙属)。在20世纪90年代翻新时，科学家们给迷惑龙换了新的头骨,尾巴也变长变翘了。厅中部分标本是自然学家和探险家罗伊·安德鲁斯（曾任美国自然历史博物馆馆长）于20世纪20年代远赴戈壁大漠发掘出来的。

美国自然历史博物馆每年承办超过100场特别展览，富兰克林·罗斯福纪念厅也用于举办特展，除了展出罗斯福青年时代从事自然科学考察的成就外，也展出自然科学的重要新发现以及关于时事、社会问题、市民生活的专题展览。

2020年9月到2021年3月，博物馆举办了“霸王龙: 终极捕食者”展览，由 Mark Norell 博士策划，向各个年龄段的游客介绍霸王龙和整个霸王龙超级家族。这次特别展览的特色展品包括真人大小的模型、来自化石的真实数据的互动式探索、 CT 扫描和显微镜图像，以及可动作激活的大型视频投影，展示了霸王龙在其自然栖息地的生活情况。这些展品讲述了霸王龙从近百年前最初发现到最近出土的故事。参观该展览的游客超过745000名。

2021年6月2日至2021年9月5日，博物馆举办了“光之生物: 大自然的生物发光”展览，展示了产生光的各种生物，并讲解了其中的原因。博物馆的展览团队和约翰 · 斯帕克斯博士为游客创造了一系列黑暗的环境，促进了对发光生物的更深入的理解，从熟悉的萤火虫到深海琵琶鱼。在2021财政年度，超过37000名游客参观了该展览。

2023年6月13日将举办“超新星”展览，即恒星的爆炸，是宇宙中能量最大的现象之一，可以与数十亿颗恒星的组合光相媲美。对超新星的观测，占星术向天体物理学的转变过程，超新星研究中使用的现代工具和技术，Graur在《超新星》给予了解读，并描述了哈勃空间望远镜宽视场相机对超新星的后期观测以及简明图解概述，观测中使用了美国航空航天局支持的OpenSpace软件。

截至2023年6月，美国自然历史博物馆的收藏品有3200万件，其中古生物和人类学的收藏在世界各博物馆中占居首位，主要来源为私人捐献、几十年来野外系统采集、国外交换所得。收藏品中有大量北美中生代和早第三纪、北美渐新世、中新世、上新世和更新世等时期的标本，其中，脊椎动物标本总数超过30万件，无脊推动物标本有200一400万件，其中鱼类的化石标本11700块，爬行纲和两栖动物化石标本超过35万件，哺乳动物标本约3900种，约250万件。博物馆展示的收藏品仅占收藏量的很小一部分，例如，古根海姆矿物厅里所展示的藏品，不足博物馆全部矿石馆藏的4%；博物馆鸟类学部存有将近100万件鸟类标本，包括骨骼、组织切片、鸟卵、鸟巢及80万件皮羽，这些标本被置于托盘之中，占了整整六层楼，而其中只有极少数用于各鸟类厅的展示。。

蓝鲸遗体模型初装于1969年，重达21000磅(约9525千克)，长达94英尺(约28.7米)，比英国自然博物馆和史密森学会的模型还长出几英尺，是由玻璃纤维和聚氨制成，取材于1925年在南美洲南端发现的雌性蓝鲸遗体。这具模型在2003年经历修，鲸眼不再暴突，着色也更为准确逼真，还添了一个肚脐，代表有史以来最大的胎盘哺乳动物。

“露西”被看作是人类起源研究领域里程碑式的发现。“露西”是一具接近一半完整的骨架，高约1.1米，生前是一个20多岁的女性，根据骨盆情况推算生过孩子，其脑容量虽然只有400毫升，但是她的骨盆和腿骨显示出直立行走的特征，对人类进化史有非凡的意义。她生存于320万年间，属于雌性南方古猿种，是目前发现的世界上最完整的原始人类骨骼，于1974年在埃塞俄比亚的阿法尔凹三角洲被发现。

在蜥臀目恐龙厅展示着世界上最大、最完整的陆生食肉动物霸王龙的骨架，这是一直生存到白垩纪末期的霸王龙，它是曾经在陆地上蛮横数百万年的最大肉食动物。这副骨架属于雷克斯霸王龙，长达14米，站立姿势有6米多高，最初展示姿态为“哥斯拉”式站姿，后改为低身追踪的姿态。这座骨架85%都是真的化石，这些6600万年前的骨头来自1908年蒙大拿州的出土文物，其发掘者是传奇的恐龙猎人巴纳姆·布朗。

西奥多·罗斯福大厅中央展示了一场想象出来的对抗：一方是进攻中的异特龙，另一方是在保护幼崽的重型龙，其中重型龙骨架是用仿其真实骨骼的石膏模型制成，以免真化石太重难以维持姿态，是世界仅有的不依靠外部支撑并用后腿站立的恐龙骨架。

发达哺乳动物厅中最伟岸的骨架当属真猛犸象的标本，它出土于印第安纳州，生活在距今大约一万一千年前。这些以长着长毛著称的猛犸象被称为真猛犸象，它们生活在欧亚和北美大陆，当埃及大金字塔于三千七百年前完工之时，白令海峡周遭的岛屿上仍有真猛犸象栖居。时至今日，博物馆的科学家还在研究从真猛犸象遗骸中提取的基因信息。

阿尼吉托陨石重达34吨，是目前人类所发现的最大陨石，为将其撑起，博物馆在地基中打入了6根柱子。阿尼吉托陨石是约克角陨石的一部分，几千年前，这块陨石掉落在格陵兰岛。1894年，极地探险家R.E.皮里在因纽特土著向导的协助下发现了它，并把它装上了他的蒸汽船希望号，运回纽约。博物馆的科学家们用电子束激活陨石样品表面的原子，进而绘制出它的矿物构成，发现该陨石中镁、铝、硅、钙、铁都有一定量。

蓝宝石“印度之星”重563克拉，直径6.35厘米 ，18世纪产于锡兰岛，是世界上最大的星光蓝宝石，瑕极少。这种蓝宝石在一定的条件下，和红宝石一样能产生美丽的六射星光，所以被称为“星光蓝宝石”，或“六道线”“蓝宝线”。它那三条美丽的交叉星线被人们看做忠诚、希望和博爱的象征。19世纪末在巴黎举办的第十届博览会上，来自美国的金融家约翰·皮尔庞特·摩根从私人收藏家手中买下了“印度之星”，于1901年捐赠给博物馆，现陈列于摩根宝石纪念厅。

印第安独木舟长63英尺（19.20米），宽约2.4米，是19世纪70年代由美国西北沿岸的印第安人所建造的，为当时西北岸最大的独木舟，于1960年被悬挂于第77街出口处的西北岸印第安人馆外。这条独木舟是西北太平洋的海达族部落原住民用一根大型雪松的主干砍伐、打磨而成，它的头部雕有狼并刻画有虎鲸图案，船身上还绘制了众多海达族特有的纹饰。

博物馆向各年龄结构提供了持续性的结构化教育计划，从幼儿园到研究生院以上。在2021财政年度，博物馆提供了虚拟、现场和混合格式的节目，其中，学生和老师们观看了博物馆的虚拟实地考察试点近85000次，家庭、学生和成年人观看博物馆在线节目的次数超过444,000次，4500多名教育工作者获得专业发展机会。

研究生院主要由理查德 · 吉尔德捐助成立，另外的捐助资金来源于赫斯基金会、格斯特纳家庭基金会和安妮特 · 凯德慈善信托基金等。研究生院于2006年开设了比较生物学博士项目，现有45名博士导师；2012年开设了地球科学驻留教学文学硕士项目，旨在培养7～12年级地球科学教师，招录选拔兼顾学术能力与教学品性，培养过程贯通正式与非正式教育环境。2022年9月14日，美国自然历史博物馆在米尔斯坦海洋生物馆举行了2022年理查德·吉尔德研究生院毕业典礼，在标志性的蓝鲸下举行，授予比较生物学项目的毕业生博士学位，授予地球科学驻留教学文学硕士项目的毕业生MAT学位。

博物馆的公共教育部，主管学校服务、接待观众、放映科学教育影片以及举办科普讲座等，设立了以古生物学家奥斯朋命名的古脊椎动物图书馆，图书馆内藏有自然历史方面书刊30万册左右，其中许多是首版专著。并且，该馆还出版了许多专业书刊和大量科普宣传资料，其中《博物学》杂志和《博物馆员》杂志发行几乎遍及全球。此外，为了配合科普宜传，博物馆设有少年商店、天文馆商店等，出售科学模型、科技仪器、图表、工艺美术品、自然科学书刊等。

博物馆的科研团队有200余人，包括生物学家、古生物学家、天体物理学家和人类学家等，其中出现过柯普、奥斯朋、辛普生等知名学者。该馆有一套从事科学研究的机构，设有动物行为学、人类学、天文学、昆虫学等10多个学科研究部，每部都设有实验室，并在北半球选定了五个野外考察研究点，供研究人员使用以及供大学生实践。这些研究部由专家担任各部主任，主管采集、研究和出版工作。另外，博物馆有供科学爱好者进行各种科学活动的实验室、“自然科学中心”和“市民中心”。

弗里克大楼中存放有25万件以上脊推动物化石收藏品，是乔治·弗里克发起的考察队50多年中在北美西部采集的，其中包括6500万年前化石。弗里克大楼有十层：第一层是猛犸和乳齿象；第二层是马；第三层是犀牛；第四层是骆驼；第五和第六层是牛、羊及猪类等古老动物；第七层是食肉目、有袋类、啮齿类及一些稀少珍贵的类群；其他三层分别是是弗里克研究室、图书馆、教室和办公室所在地。

美国自然历史博物馆在1993年创建了生物多样性保护中心，目的是将跨越科学研究领域的知识转化为保护行动，工作重点是结合社会、生物、信息知识，以及当地经验，来了解生物多样性变化和丧失的原因；开发相关的资源，以加强社区、教育工作者、管理人员和其他专业人员应付保护挑战的能力。

“城市优势”项目是由美国自然历史博物馆牵头，与纽约 8 个科研机构和纽约市教育部建立伙伴关系，项目目标是为营建更具创意的活动项目、赋能在校教师、提升学生在科学研究方面的学术成就。如今这一模式在全美各地被广为使用。

2005年，博物馆举办了海登天文馆开馆70周年纪念活动，次年举办了电影《博物馆奇妙夜1》的首映式，该片以博物馆为原型，由本·斯蒂勒、米基·鲁尼和迪克·范·戴克主演。2015年，博物馆与卡特中心共同举办了“倒计时到零：战胜疾病”纪念展览活动，展览中回顾了全球为抗击几内亚蠕虫病等传染病所作出的努力，美国前总统吉米·卡特在展览开幕式上致辞。2019年，以“霸王龙：终极捕食者”展览作为开幕，博物馆举办了150周年纪念庆典。

美国自然历史博物馆以馆藏文化为来源，依托现代的物质载体，创造出蕴含丰富自然历史内涵的文创产品。在博物馆下设的商店中将相关文创产品分为吉尔德中心、恐龙、科学、太空、海洋生物等7个分店，例如，在恐龙分店中，各种恐龙形象出现在衬衫、T恤、帽子、迷你积木等载体上，其中迷你积木内含377个高品质、安全的小件，可以根据图示搭建出大小异特龙雕像；在科学分店中，葡萄酒杯上标刻着地质年代，引导人们在享受葡萄酒的同时去思索发展和演变中的地质历史。

美国自然历史博物馆推出了早期冒险项目，鼓励学龄前儿童利用他们天生的好奇心去探索他们周围的世界。早期冒险项目的教室以指导探险为目的，提供了刺激的环境，包括博物馆教育收藏的文物和标本、活的动物栖息地、儿童科学图书馆、科学工具和用于第一手调查的教育材料，生物多样性厅、米尔斯坦海洋生物厅等均可成为早期冒险项目的教室。并且，每年都有大量的中小学生通过学校组团到该博物馆参观，并参加博物馆组织的正式教育活动。博物馆安排专门的讲解员，在给学生们介绍馆藏的同时，也带领学生动手做试验，使他们对诸如环境、恐龙时代、宇宙及世界文化等话题有所了解。

自从美国自然历史博物馆成立以来，一直有义务工作者自愿提供无报酬劳动，例如博物馆理事会主席、馆内的主要负责人以及理事会成员大多没有报酬，但都自愿长时间工作。博物馆工作人员中有许多人是当地专科学院及大学的教员，他们经常作为无报酬工作人员来博物馆开展研究工作，例如纽约大学的教授霍勒斯·斯顿卡德博士，他是寄生昆虫学家，他已经为博物馆无报酬工作了许多年，博物馆的不少科学教育资料工作、博物馆相关专业会议上演讲等都是由斯顿卡德博士这样无报酬的研究人员完成的。

博物馆内设有汽车停车场、自行车和滑板车停车场、婴儿推车、照相馆、失物认领处、专用卫生间、哺乳室和陪伴护理室，以及为残障人士、聋人、盲人、孤独症患者提供轮椅、助听器等相关服务，并提供西班牙语、汉语、俄语、朝鲜语等多种语言服务。

每位到博物馆参观的游客都可以免费下载移动博物馆导航系统软件，博物馆也免费提供350多部移动装置供游客体验导航系统。这一导航系统能对博物馆全部45个展厅、剧院、卫生间和餐厅进行导航，还可以通过该导航系统连接互联网，与远方的朋友分享实时参观体验。

1964年10月28日，存放在摩根宝石纪念厅的珍贵蓝宝石“印度之星”被窃。当时为节约成本而废除了警报系统和宝石厅内的看守，而且又因为保险费高昂，当时也没有为蓝宝石买保险，所幸在几个月之后“印度之星”完璧归赵。

2019年，约翰 · 斯帕克斯和大卫 · 格鲁伯博士开始了康斯坦丁 · S · 尼亚科斯探险，潜入格陵兰岛的冰山下寻找发光的海洋生物。在注意到格陵兰岛东海岸极少量的海洋生物荧光之后，他们观察到两条斑点蜗牛同时发出绿色和红色的光芒。这一发现发表于2021年3月，代表着首次在北极鱼类中记录到生物荧光。

2020年3月到9月，由于新冠肺炎疫情，博物馆展厅对游客关闭。次年，在海洋生命厅的蓝鲸遗体模型下开设了纽约市大规模疫苗接种点，蓝鲸鳍上缠着疫苗接种后的绷带，以支持新冠肺炎疫苗接种计划。2020年10月博物馆重新开放大部分展厅，2021年3月重新开放了海登天文馆和勒弗雷克影院，2021年7月恢复了有组织的营地团体参观活动。