산림과 임업에 관한 자료의 수집과 보존, 전시, 산림에 대한 홍보와 현장 교육을 목적으로 1987년 4월 5일에 개관하였으며, 우리 산림자원을 배우고 그 소중함을 느낄 수 있는 곳이다. 박물관 총 면적은 4,268㎡로, 건물 외부는 우리나라에서 많이 분포하는 화강암을 사용하였고, 내부는 모두 국산 잣나무와 낙엽송을 사용하였다. 또한 산림박물관 외부 전면 벽은 백제시대 벽화인 산수문전을 현대감각으로 디자인하여 음각한 돌 벽화로서 산, 나무, 물, 바위, 구름 등 자연의 조화를 표현하고 있다. 산림박물관은 총 2개 층으로 구성되며, 1층은 1개의 상설 전시실과 연구실 그리고 특별전시실이, 2층은 4개의 상설전시실과 시청각실이 위치한다. 이 중 전시실은 주제별로 5개의 전시실로 나뉘며, 각 주제에 따라 박물관에 소장된 산림관련 유물 8,000종 11,000여 점 중 1,600여 점이 전시되어 있다.
제1전시실은 “살아 있는 숲”을 주제로 하고 있다. 전시실 중앙의 느티나무는 안동 임하댐 수몰 지구에서 옮겨온 나무로서 자연환경을 상징하며, 느티나무 아래 8개 영상모니터를 설치하여 숲의 생태계 영상을 상영하고 있다. 전시실 좌측에는 소나무과 대표수종 5종 및 우리나라 주요 조림수종 21종이 전시되어 있다. 아울러 우리나라 국화인 무궁화 모형과 더불어 꽃누르미(압화)가 품종 별로 전시되어 있다. 2층으로 올라가는 계단 난간 좌우에는 국내외 목재판재 재감이 전시되어 있어 서로를 비교 관찰할 수 있다.
제2전시실은 산림문화관으로서 “산림과 인간”을 주제로 하고 있다. 산림의 발달 및 인간의 산림자원 활용 변천을 알 수 있도록 “산림의 역사”와 “목재의 가공과 이용”이라는 2개의 작은 주제로 전시공간을 구성하였다. “산림의 역사”는 고대에서부터 현대까지 나무, 숲, 숲의 관리 등의 산림역사에 관한 자료를 각 시대별로 나누어 전시하고 있다. “목재의 가공과 이용”에서는 목재의 성질, 특성, 가공에 대해 표본샘플 등을 전시하여 누구나 쉽게 목재를 이해할 수 있게 하였고 우리 선조들의 벌채, 운반, 가공, 이용 등 숲으로부터 나오는 목재, 임산부산물을 전시하고 있다. 또한 전통 목가구와 현악기의 제작에 관한 영상물과 1/3로 축소된 전통한옥을 통해 조선시대 선조들의 생활모습을 볼 수 있도록 하고 있다.
제3전시실은 ‘다면영상관’인데, 생명의 다양성과 산림의 중요성, 생물보전의 중요성 등의 내용이 담겨 있는 ‘광릉숲 영상물’을 상영하고 있다.
제4전시실은 ‘산림생명관’으로서 다양한 주제로 산림을 전시하고 있다. “인간과 식물의 진화”에서는 고생대, 중생대, 신생대의 식물화석이 전시되어 있다. “생태숲 디오라마”는 우리나라의 대표적인 참나무림을 디오라마로 표현된 전시코너로 이곳에는 짐승과 조류들이 함께 설치되어 있다. “인간과 식물”, “인간과 곤충”, “인간과 버섯”에서는 약용으로 쓰이는 식물 등 자원으로서의 이용되는 식물과 곤충을 전시하고 있다. “위협받는 지구”, “국제협력을 통한 다양한 위협에 대한 방지노력” 코너를 통해 기후변화, 생물다양성 감소, 사막화로 인한 3대 지구환경 위기에 대해 실제사례와 3대 지구환경 위기를 타파할 국제협력과 산림청의 국제적인 노력이 설명되어 있다. “광릉숲 코너”는 유네스코 생물권 보전지역으로 등재된 540년 이상 잘 보존되어온 광릉숲의 역사, 광릉숲의 현재 모습이 디오라마와 상호작용식 검색시스템을 통해 재미있게 알 수 있도록 되어 있다.
제5전시실은 ‘만남의 장소’로 봄·여름·가을·겨울 등 철따라 피는 아름다운 야생화 및 식물사진과 함께 “틀린그림 맞추기” 등 누구나 재미있게 컴퓨터 게임을 할 수 있도록 되어 있다. 그 밖에도 옛날의 기중기인 녹로와 30여 종의 지역별 암석표본, 절구 등이 전시되어 자연과 산림에 관한 훌륭한 학습관·홍보관의 구실을 다하고 있다.