建築布局
館內設科研館1處，4D動感影院1處，展廳28個。
館藏文物
博物館一覽館藏展品39萬餘件，總投資近4億元。主要展示了從寒武紀（5.7—5億年前）時期至今近6億年來具有代表性的古生物化石標本、典型地質礦物標本和現代生物標本三大類。藏品的陳列採用國際博物館界流行的主題單元展示法,圍繞“探索·發現”這一主題,集中表現了物種的多樣性、生態的多樣性、生物與周圍環境的統一、人與自然的和諧。
珍藏的古生物化石標本包括從低級到高級、由簡單到複雜的各門類的古生物化石。又分為以原海生、陸生古脊椎和無脊椎動物及昆蟲植物三大部分。主要有發掘於雲南澄江，貴州關嶺、興義，遼西，甘肅，山東山旺等生物群內。如甘肅的大唇犀、和政羊、劍齒虎，還有早期的有蹄哺乳動物大象、真蒙馬象化石等標本，更有具世界影響的系列恐龍化石標本及恐龍蛋、中華鳥龍、中國無翼鳥龍化石標本 ,和無脊椎海生動物中早已絕滅了的菊石化石等等。
恐龍是中生代爬行動物中最受廣大觀眾青睞的特有動物。它開始出現在三疊紀（ 2.3-1.95億年）末期,在侏羅紀(1.95-1.4億年)和白堊紀(1.4-0.65億年)時期是恐龍最為繁盛的時期。有些恐龍的體型只有小雞那么大，有些則像一架巨型的噴氣式飛機，它們是地球上生存過的最成功的動物，稱霸世界將近1.5億年。海百合是在奧陶紀（5億—4.35億年前）時期出現的，因外形酷似百合花而得名海百合，它是海生的一種棘皮動物，屬於無脊椎動物中最高等的門類，在化石中被譽為“似花非花不敗的花，似畫非畫不朽的畫”，是化石類最具觀賞的品種之一。 魚龍、三葉蟲、海洋貝類、昆蟲等各類化石，年代久遠、種類齊全。
地質礦物標本以國內外各類典型標本為特色，礦物種屬繁多，豐富多彩，琳琅滿目，主要有國內外 各類原生寶石級的礦物晶體和各類有色、無色金屬原生礦標本及蒙山 2#原生金剛石等等， 其類型數量均為世界之最。現代生物標本主要以蝴蝶和海龜為主，蝴蝶標本為我國各種蝴蝶及世界各類名蝶標本，形態各異、栩栩如生、絢麗多彩。
榮譽及成就
天宇自然博物館是“全國科普教育基地”、“山東省文化產業示範基地”、“山東省服務名牌企業”、 “中國古生物學會全國科普教育基地”、“中國縣域旅遊品牌百強景區”、國家級“國土資源科普基地”，也是中國科學院多家機構的科研基地，目前已擁有五項金氏世界紀錄、在英國《自然》等世界頂級科學雜誌發表論文十餘篇、科研著作兩部。系世界上最大的自然地質博物館。
社會評價
天宇自然博物館不僅增進了國際間學術交流，為國內外學者探索生命起源提供了場所，而且還為科學普及和學術研究提供了詳實而珍貴的資料 ，並以其獨特的優勢吸引了國內外知名人士和眾多遊客，遊客已輻射全國各地及英國、美國、芬蘭、澳大利亞、韓國、日本等國家，年接待遊客量多達300萬人次。
天宇自然博物館是人們認識大自然的視窗。“探索、發現”是天宇自然博物館的不懈追求。神秘的地球孕育了多彩的生命，無數的化石訴說著生命的變遷，這裡涵蓋著濃郁的文化底蘊和無盡的神奇玄妙，讓我們沿著化石的足跡去追尋生命的起源，探索人類的未來，共創美好明天。
參觀信息
開放時間：08:00--17:00（4月--10月） 08:00--16:00（11月--3月）
門票：80元，兒童60元，A.免票政策：兒童身高1.2米以下免費；65周歲以上老年人憑有效證件、現役軍人憑現役軍官證、殘疾人憑殘疾證、記者憑記者證憑有效證件免票。 B.優惠政策：60至64周歲之間老人憑有效證件購景區優惠票
