山东天宇自然博物馆始是集收藏、展览、科普、科研于一体的大型科普类自然博物，始建于2003年8月，位于山东省平邑县城莲花山路西段，属于国家二级博物馆；截至2023年12月，馆长为郑晓廷。

2003年8月，山东天宇博物馆开始兴建；2004年9月，博物馆正式开馆。博物馆建筑面积3.2万平方米，陈列面积2.8万平方米，馆内展厅28个，总投资4亿元。馆藏展品以矿物标本和古生物化石为主，共有39万余件，公开展出近10万件。馆内珍藏的1100多件恐龙及2200多件古鸟类的化石使其成为世界上保存较完整个体的恐龙和鸟类化石最多的博物馆。2019年，山东天宇博物馆共接待中外游客7.45万人，接待青少年科普研学团队15000余人，实现主营业务收入279万元。截至2022年8月，山东天宇博物馆已成功建立六项吉尼斯世界纪录，并有二十余项科研成果发表在《自然》《科学》等世界科学刊物上，其中发表于《自然》上的“孔子天宇龙”以及对早期羽毛发育现象的研究等文章，引起较大反响。

2007年，山东天宇自然博物馆被评为国家4A级旅游景区；2010年，被吉尼斯世界纪录认定为“世界上最大的恐龙博物馆”。

2023年12月1日，山东省文化和旅游厅官网对复核检查严重不达标或存在严重问题的22家国家4A级旅游景区进行了公示。山东天宇自然博物馆旅游区被责令整改，限期6个月。

2003年8月，山东天宇博物馆经过论证后开始兴建；2004年7月，博物馆建成完工；同年9月，博物馆正式开馆；2007年，被评为国家4A级旅游景区；2010年，博物馆被吉尼斯世界纪录认定为“世界上最大的恐龙博物馆”。

山东天宇博物馆位于平邑县城莲花山路西段，建筑面积3.2万平方米，陈列面积2.8万平方米。馆内设科研馆1处，3D影院1处，包括综合厅、百龙厅、海百合厅、千龙厅(恐龙)、万鱼厅、山旺百鹿厅、百犀厅、万龙厅(贵州龙)、热河生物全厅、贵州关岭生物群厅等古生物化石展厅在内的展厅28个，总投资4亿元。

山东天宇博物馆馆藏展品以矿物标本和古生物化石为主，共有39万余件，公开展出近10万件，馆内珍藏的1100多件恐龙及2200多件古鸟类的化石使其成为世界上保存较完整个体的恐龙和鸟类化石最多的博物馆，并于2010年7月被吉尼斯世界纪录总部认证为“世界上最大的恐龙博物馆”。

千龙厅主要展示的是中生代时期动物恐龙及鸟类的化石。收藏有长达24米的马门溪龙复原模型，国内最大的板式禽龙化石（长近8米），数以百计的鹦鹉嘴龙，还有中华鸟龙、圣贤孔子鸟等稀有化石，同时还向观众展示了上千枚形态各异的恐龙蛋化石。

该厅主要展示长鼻类、偶蹄目、奇蹄类动物的演化过程。展厅中可以看到象类家族和各种动物的复原图以及动物的骨骼化石，包括长达6米、高4米的完整的铲齿象，以及真猛犸象的上牙化石等。

该厅主要展出山东东旺出土的化石，展示的化石主要有柄杯鹿、无角犀、鸟类、蝌蚪、异形蛙等，再现了两栖类动物从水生到陆生的进化过程。

该厅主要展示海百合化石，海百合被古生物学家称为“地球优秀的先民”。在现代海洋生存的尚有700余种，是化石中最具观赏性的品种之一。

该厅主要展示贵州关岭布依族苗族自治县、兴义市动物群的各类化石。其中以“鱼蜥蜴”――鱼龙为主，上千件的鱼龙化石展品再现了贵州的生态环境，也为人类探寻贵州远古时期的历史变迁提供了资料。

该展厅内展示的是昆虫化石，主要有蜘蛛、蚊子、蝗虫、蟋蟀以及热河生物群早期研究的代表性成员东方叶肢介和三尾类蜉蝣。

该厅主要展示了鱼化石，如中华鲟、中华弓鳍鱼、鳞齿鱼，另外还有10万多条狼鳍鱼的大型鱼板化石。狼鳍鱼是热河生物群早期研究中的三个代表成员之一。   

海洋生物厅展示了海洋的各类化石，如鹦鹉螺目软体动物化石、腕足动物鸮头贝、头足纲菊石亚纲以及各种贝类和珊瑚化石。

宝石厅收藏矿物近50000件，主要有原生宝石级矿物金刚石、祖母绿、海蓝宝石、碧玺、紫水晶、黄晶、玛瑙等，还展示了有色和无色原生矿物标本等。

主要展出各类钟乳石，钟乳石由在洞穴中富含有钙的水沉积而成，每一百年长一厘米。

该厅展出的蝴蝶包括生长于海拨2500-5000米高山高寒地方，如新疆维吾尔自治区天山、东北长白山脉等地区，其中展出的“光明女神”蝴蝶产于巴西、秘鲁等国，另外还展出了拟态昆虫枯叶蝶、紫斑环蝶、碧翠凤蝶、霸王蝶以及东南亚、日本、马来西亚、泰国等各地的珍贵蝴蝶品种。

该厅收藏有贵州关岭生物群的海百合纲、鱼龙化石、中华龙鸟、圣贤孔子鸟、四翼龙和尾羽龙等化石，产自新疆维吾尔自治区的木化石群，生长于距今1亿5000万年前的侏罗纪时期。另外，还有寒武纪时期的三叶虫化石，奥陶纪、泥盆纪时期出现的震旦角石、杆菊石以及现代生物标本红珊瑚树等。 

巨型紫水晶洞产自于乌拉圭，长3米，高2.2米，厚1.8米，重13吨，因其个体巨大，经“吉尼斯”英国总部认证后被载入吉尼斯世界纪录，在2008年巴西敏那斯宝石国际展览会上展出时，引起各国参展商的关注。

硅化木王产自新疆维吾尔自治区奇台县，全长38米，为世界上最长的硅化木之一，于2007年9月载入吉尼斯世界纪录。2.5亿年前，地球上的森林大部分变成了煤炭，极少部分在埋藏过程中，有稳定的氧化硅与之交换，而石化为硅化木。

锦州龙化石是生活在约一亿五千万年前白垩纪的禽龙化石，长约8米，高近3米。该化石不只是个体积大，禽龙形体保存完整，而且其胃部保存有胃石和当时的食物形成的化石，具有较高的观赏和科研价值。

金刚石是一种具有超硬、耐磨、传导热等优异物理性能的稀有矿物，晶体常呈八面体、立方体、菱形十二面体及其聚形，颜色丰富多彩，主要用作工业研磨材料，同时也是一种价值不菲的宝石。山东天宇博物馆馆藏的金刚石重达114.133克拉。

西瓜碧玺产自巴基斯坦，集红色和绿色两种色调在同一块宝石上，因形状似西瓜，所以被称为西瓜碧玺。因质地纯净，色泽鲜艳，造型奇特，2006年被欧洲《矿物宝石标本》杂志评为年度十佳矿物的天然电气石标本。

海蓝宝产于海底，是海水的精华，所以航海家用它祈祷海神保佑航海安全，称其为“福神石”。海蓝宝石的颜色为天蓝色至海蓝色或带绿的蓝色的绿柱石。它的颜色主要是由于含微量的二价铁离子(Fe2+)，属六方晶系。常见的晶体形态为六方柱，其次为六方双锥，集合体多呈柱状产出。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院南京地质古生物研究所将山东天宇自然博物馆定为工作站，组织专家到此进行科学研究。2007年9月，山东天宇自然博物馆召开了中国古生物学会第24届学术年会，来自全国各地高校、科研院所、石油、煤炭、地质矿产、博物馆及出版等系统的古生物专家代表230余人参加了会议。

截至2022年6月，馆内已成功建立六项吉尼斯世界纪录，并有二十余项科研成果发表在《自然》《科学》等世界科学刊物上，其中发表于《自然》上的“孔子天宇龙”以及对早期羽毛发育现象的研究等文章，引起较大反响。

2023年12月1日，为加强旅游景区质量管理，提升旅游景区品质，净化旅游消费环境，依照中华人民共和国国家标准《旅游景区质量等级的划分与评定》和《山东省旅游景区质量等级管理办法》，根据4A级旅游景区年度复核结果，山东省文化和旅游厅决定对复核检查严重不达标或存在严重问题的22家4A级旅游景区给予摘牌、降级、限期整改。其中平邑县天宇自然博物馆旅游区被责令整改，限期6个月。