天津自然博物馆是中国最大的自然博物馆之一。在天津市河西区马场道的西端，占地面积约2万平方米。前身是北疆博物院，于1914年由法国传教士桑志华创办。1927年对外开放。1952年改建为天津市人民科学馆，1957年正式定名天津自然博物馆。
天津自然博物馆已于2014年1月25日搬入原天津博物馆（文化中心近平江道），称为天津自然博物馆新馆，现为免费开放，不收门票。新的天津自然博物馆位于天津文化中心、原天津博物馆内，占地面积为5万平方米，总建筑面积为3.5万平方米。其中，展示面积1.4万平方米，包括常设陈列区、临展区、体验娱乐区、科普教育区；对外综合服务区3996㎡，包括共享大厅、纪念品区、公共空间、餐饮服务等综合教育体验区；科研、藏品4580㎡，包括科学研究、藏品收藏、资料收藏、藏品维护；综合管理区12424㎡，包括行政办公区、管理保障区、会议区、技术保障区。

天津自然博物馆馆藏动、植物标本及古生物、古人类化石约40万件 。其中有200件模式标本被列为国家一级标本保存。在古生物标本中，古脊椎动物是重点，该馆收藏动物群化石的完整和丰富在世界亦属罕见。它们是研究古脊椎动物的进化及分类的重要依据。
在植物标本中，低等植物的菌类标本比较丰富，还存有国内比较少见的国外苔类标本。高等植物中还存有一部分法国高等植物标本。在动物标本中，无脊椎动物和昆虫的模式标本较多。其中昆虫半翅目标本收藏得比较集中系统，软体动物和蜘蛛标本收藏也较为丰富。
动物陈列通过对动物的外部形态、内部结构、胚胎发育、生态等材料的比较分析，说明动物与环境相互影响的原因与根据，揭示动物从低等到高等，从简单到复杂的发展规律。古生物陈列主要以古脊椎动物化石标本为主，配合一定的科学辅助资料，阐明生物演化的历史过程。植物陈列以实物标本为主，同时配有照片、模型和生态布置，说明植物由简到繁，由水到陆，由低等到高等的发展演变过程，同时揭示植物与人类生存和发展的密切关系。古人类陈列以人类的产生和发展为主线，以各阶段原始人类的生产、生活为主要内容，用已掌握的原始人类遗存及有关资料来展示人类的产生和发展过程，说明自然界的一切（包括人类社会）是辩证地发展的。