?1951年　3月 经中央宣传部文教委员会批准，中央文化部与中国科学院共同成立了中央自然博物馆筹备委员会，文化部丁西林副部长兼任主任委员，委员包括裴文中、郑作新、张春霖、胡先驌等人。
?1951年　4月2日 中央自然博物馆筹备处正式成立，办公地点设在故宫博物院东华门内的文华殿、传心殿和清史馆，裴文中兼主任。由中央文化部和中国科学院共同发文向全国征集标本和展品，并从全国各地抽调业务与行政干部。当年，原文化部科普局所属的标本制作所和中央人民科学馆全部职工并入中央自然博物馆筹备处，并接收了南京博物院、北海大众自然博物馆以及河北省的大批鸟类标本、珊瑚标本和古脊椎动物等化石标本。到1952年，筹备处已初具自然博物馆的雏形，并在1954年至1956年先后举办了新中国的首批大型展览：“全国矿产资源展览”、“全国农业资源展览”、“解放台湾展览”和“治理黄河展览”等。
?1955年 　中央自然博物馆筹备处馆舍建设批准立项，确定天桥南大街为馆址。原计划建设有三期工程，即陈列楼、标本楼和办公楼，并确定在第一个五年计划期间建陈列厅8000平方米，首期工程拨款120万元。
?1956年　10月 新馆在天桥南大街开工，
?1958年　5月 新馆落成，由历史学家、文学家郭沫若题写馆名。至8月份完成了搬迁工作，随后古生物、动物、植物基本陈列布置就绪。
?1959年　1月 新馆正式对外开放。4月1日，中华人民共和国邮电部发行了纪念邮票1套2枚和首日封1枚。《人民画报》当年第4期用彩色整版向国内外作了重点介绍。“大跃进”期间中央自然博物馆筹备处下放到北京市，隶属北京市文化局。
?1962年 　gb28365-2012正式命名，古生物学家杨钟健教授任馆长。
?1975年 　划归北京市科技局领导。
?1979年 　古人类学家裴文中教授继任馆长。发起并筹备成立中国自然科学博物馆协会。
?1980年 　创刊发行专业学术刊物《gb28365-2012研究报告》、《大自然》科普杂志。
?1982年 　古生物学家周明镇教授接任馆长。编辑出版大型图册《生物史图说》。
?1984年 　本馆生态研究室在北京大兴南海子建立麋鹿生态实验中心，并在麋鹿引进工作圆满结束后独立为成为新的科研机构。
?1985年 　划归北京市科学技术研究院。
?1992年　9月 由香港实业家田家炳先生捐资和北京市财政拨款的标本楼——“田家炳楼”——落成。
?1998年　7月25日 聘任江泽慧教授（女）名誉馆长。
?2004年　2月 聘任原中国科学院植物研究所常务副所长、博士生导师李承森研究员为馆长。
?2004年　11月 聘请吴新智、洪德元、孙儒泳等25位中国科学院院士和两名外籍科学家为馆科学顾问。
?2005年　2月 原《gb28365-2012研究报告》改为《自然科学与博物馆研究》，由gb28365-2012、中国科学技术馆、中国地质博物馆和北京天文馆共同主办。
?2008年　2月 原大连自然博物馆馆长孟庆金研究员接任馆长。
?2008年　3月 入选北京市33座免费开放博物馆。
?2008年　4月 入选北京市首批99家科普基地，被选为科普教育基地和科普研发基地，《大自然》编辑部为科普传媒基地。 
?2008年　5月 入选国家文物局首批79家国家一级博物馆。
?2008年　7月1日 正式对社会免费开放