Музей возник из Кабинета Естественной Истории, или "Натурального кабинета", полагавшегося университету по уставу 1804 года, и первоначально состоял из зоологических, ботанических и минералогических коллекций, помещавшихся в университетской библиотеке. Коллекция музея пополняется ежегодно. Выпускники университета, работающие в самых разных регионах России и за рубежом, передают ему в дар многочисленные образцы животных для пополнения экспозиции.
Музей был создан в ноябре 1908г. Ранее он имел названия: естественноисторический, естественноисторический им.Пржевальского, природы местного края. Музей формировался по принципу многопрофильности. В первые годы его становления комплектуются зоологические, минералогические, археологические коллекции. Но особый акцент делается на гербарий, он объединял 10000 экземпляров растений.
С 1978 года начинается процесс экологизации музея. Комплектование и просветительная деятельность стали строиться с учетом образовательных и воспитательных задач, направленных на сохранение природной среды обитания. В экспозицию всех разделов, отражающих природу Смоленщины, были введены экологические материалы.
Музей учрежден и открыт по инициативе самих горожан, с помощью Главы города и руководителя отдела по культуре и спорту Пущинской администрации. Весь экспонируемый материал, был предоставлен жителями города. История создания музея началась с открытия «Эколого-почвенный музея» к 125-летию со дня рождения великого русского ученого Владимира Ивановича Вернадского (1989 г.). Первыми экспонатами в нем были биологические объекты – растительные образцы, почвенные монолиты, предоставленные Музеем землеведения МГУ, директором и сотрудниками Института почвоведения и фотосинтеза РАН. В феврале 1990 г. «музей» переместился в помещение Института Гражданской обороны, где многие экспозиции располагаются и по настоящее время. В 1992 году музей получил официальный статус.
Музей существует 80 лет. Музей находится на территории Центральной усадьбы Воронежского заповедника, в здании административно-экскурсионного комплекса и Музей играет роль своеобразного «окна в заповедную природу».
Музей начинает свою историю с 70-х годов, когда проф. А. И.Мартынов (зав. кафедрой археологии) и проф. Т. Н. Гагина (зав. кафедрой зоологии) начали создавать кафедральные музеи археологии и зоологии. В 1997 году музеи объединились. В настоящее время экспозиция музея состоит из двух больших отделов: археологии и этнографии Южной Сибири; природы и экологии Сибири.