В Музее природы можно посмотреть естественно-научную экспозицию, объединившую более 1 500 экспонатов. В экспозиции находится самый известный экспонат музея — полный скелет самки мамонта Матильды, рядом с ним соседствуют скелет шерстистого носорога, научная реконструкция пещерного медведя, фигура детеныша мамонта.

В музее можно увидеть плиты с окаменелыми останками динозавров, обнаруженные в Кемеровской области. Для самых маленьких посетителей создана скала диковин со сверкающими друзами аметиста и подлинными окаменелостями древнейших животных, возраст которых насчитывает сотни миллионов лет. В воссозданном гроте Барсуковской пещеры можно наблюдать за полетом цифровых летучих мышей.

А в залах, посвященных тематике природы, собрано все многообразие животных, птиц и насекомых, обитающих в Новосибирской области.

Кроме того, в музее ежегодно проходит более 10 временных выставочных проектов, посвященных природоведческой тематике. Это и фотовыставки, и естественно-научные выставки крупнейших российских музеев, и выставочные проекты научных сотрудников НГКМ.