(Вул. Б. Хмельницького, 15). Створений 1966. До його складу входять п’ять музеїв: Зоологічний (заснований 1918), Ботанічний (1921), Геологічний (1927), Археологічний (1935) та Палеонтологічний (1935). В залах і холах музею на площі 5 тис. кв. м – бл. ЗО тис. експонатів, які розповідають про виникнення, будову та еволюцію Землі, її рослинний і тваринний світ, минуле та сучасне, про історію матеріальної культури народів і племен, що населяли територію України. Загалом у фондах музею зберігається понад 2 млн зразків колекційних матеріалів. На його базі проводяться семінари та курси підвищення кваліфікації спеціалістів природничого профілю, працівників краєзнавчих музеїв України та ін. держав. Музей є провідним методичним центром музейної справи в Європі.
Поряд з пропагандою знань працівники Н. н-п. м. проводять наукові дослідження. В музеях працювали академіки П.А. Тутковський, Н.Ф. Кащенко, А.В. Фомін, І.Г. Підоплічко, Д.К. Зеров, професор В.О. Караваєв. Нині в складі – Н. н-п. м. два академіки НАН України, один член-кореспондент, 6 докторів і25 кандидатів наук. Створення музею 1975 відзначено Державною премією України.