Dự án Bảo tàng Lịch sử tự nhiên được xây dựng tại khu IV Công viên Lịch sử - Văn hóa Dân tộc, căn cứ theo Quyết định số 86/2006/QĐ-TTg ngày 20/4/2006 của Thủ Tướng Chính Phủ về phê duyệt "Quy hoạch tổng thể Hệ thống Bảo tàng thiên nhiên ở Việt Nam đến năm 2020" và Công văn số 5934/UBND-DA ngày 21/9/2005 của Ủy ban nhân dân thành phố Hồ Chí Minh về việc thực hiện dự án đầu tư xây dựng Bảo tàng Lịch sử tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh.

Đây là Bảo tàng thiên nhiên cấp khu vực, đại diện phía Nam, có chức năng nghiên cứu, sưu tập, lưu giữ, trưng bày, phổ biến kiến thức, giới thiệu và quảng bá một cách đầy đủ và chuyên sâu về các giá trị thiên nhiên khu vực.

Cơ cấu thành phần gồm: nhà Bảo tàng, bộ sưu tập mẫu vật về thiên nhiên khu vực phía Nam, vườn thực vật, vường động vật, khu trưng bày ngoài trời.

Bố trí hai lối vào chính từ đường vành đai Nam và đường Hàng Tre. Bố cục chung chia làm 3 khu chính: Khu Bảo tàng trưng bày, khu nghiên cứu học tập, khu hành chánh, phụ trợ.

Khu vực ngoài trời xây dựng vườn thực vật, vườn động vật và tổ chức các sự kiện, các chương trình theo mùa hay các hoạt động triển lãm về môi trường. Các ao hồ hiện trạng được kết nối thành một hồ lớn triển lãm các sinh vật sống dưới nước.