Будівлю Музею природи було збудовано 1899-1901 р. для студентського гуртожитку Харківського університету.

Проєкт будівлі у стилі неоренесансу виконав архітектор Віктор Величко, це – пам’ятник архітектури.

Сам музей веде свою історію з 1805-1806 років. Тоді опікун Харківського навчального округу граф С. Потоцький купив у Ганновері в аптекаря Грунера колекцію “натуральних предметів”, зібраних професором Андре, а також зоологічну колекцію італійця Четті (235 метеликів, 540 жуків, 125 опудал птахів, 18 морських зірок, 100 екземплярів коралів, 2623 раковини молюсків, 520 мінералів). Вони склали колекцію Природного кабінету.

Багато зробив для музею його голова, професор І.А. Криницький в 1826 – 1836 рр. Завдяки йому колекція зросла вчетверо і була науково систематизована. Протягом ХІХ і початку XX століття колекція постійно поповнювалася завдяки меценатам (варто відзначити внесок Д. А. Донець-Захаржевського) та результатам експедицій різних дослідників та вчених.

У 1907 р. природний кабінет став Зоологічним музеєм і переїхав до будівлі колишнього студентського гуртожитку.

До 1964 р. музей займав в повному обсязі приміщення будівлі, тут також розташовувалися біологічний та економічний факультети.

Зараз музей налічує 23 зали та 4 відділи: геологічний, безхребетних та хребетних тварин, еволюції органічного світу та охорони природи. Окрема зала присвячена метеоритам (до яких навіть можна доторкнутися), є в музеї скелет мамонта, особливо запам’ятовується велика колекція комах: жуків, метеликів. Загалом фонди музею зараз налічують 250 тис. експонатів.

У 1941-1943 pp. у музеї жили дружини професорів університету, завдяки їхнім зусиллям музей отримав у комендатурі охоронну грамоту, та його колекцію було збережено. На жаль, внаслідок російських бомбардувань та ракетних ударів навесні 2022 р. будівля постраждала, втративши скління, також постраждала колекція музею.