대한민국 최초로 설립한 자연사박물관이다. 동물, 식물, 광물, 암석, 화석 등을 수집, 보존, 연구, 전시, 교육하여 우리나라 생물다양성을 보전하고, 학교 및 사회교육에 이바지하기 위해 설립되었다.
1969년 이화여자대학교 미술관 1층에 생물학과와 지구과학과의 표본자료 655점을 진열하면서 시작되었다. 1973년 140여 평의 미술관 4층의 전시실로 이전하였으며, 1997년 600여 평의 건물을 미술관 옆에 신축 · 이전하여 현재에 이르렀다.
개관 초창기부터 표본 수집을 위한 채집을 꾸준히 시행하였고, 본교 생물학과 및 타 기관 전문가들에게서 표본을 기증받아 약 21만여 점의 표본을 소장하고 있다. 이 중에는 모식표본, 미기록종 확증표본, 법정 보호 대상 표본(문화재청(현, 국가유산청) 천연기념물, 환경부 멸종위기야생동식물, 해양수산부 보호대상해양생물) 등의 중요한 소장품이 다수 포함되어 있다.
상설전시실에는 식물, 곤충, 무척추동물(곤충제외), 척추동물1, 척추동물2, 지구과학 섹션으로 나뉘어 약 2,000점의 표본이 전시되고 있다.디오라마실에는 우리나라 초가을의 중부지방 생태계가 재현되고 있으며, 기획전시실에서는 매년 학술적 연구성과를 기반으로 하여 내용을 구성한 독창적인 전시가 다양한 기법을 활용하여 열리고 있다.
이밖에도 1997년에 시작된 자연사교실, 특강 등은 대학 구성원뿐만 아니라 지역사회의 어린이 · 청소년을 대상으로 한 자연사교육프로그램이다. 더 나아가 현재는 생태탐방, 전시연계교육 등을 다양하게 기획하여 꾸준히 시행하고 있다.
본교 대학원 에코과학부 및 에코과학연구소(구 자연사연구소)와 연계하여 산호충류 및 해초류에 대한 분류 및 보전생물학 연구, 난과에 대한 계통분류학 연구, 곤충 및 양서류의 소리통신학 연구, 과학 커뮤니케이션 연구, 과학전시 연구, 과학교육 연구 등이 이루어지고 있다.
국립자연사박물관이 없는 상황에서 국가 자연 자원을 반세기 넘게 수집, 보존, 연구해왔다. 또한 대학기관으로서 전문교육을 통해 자연사박물관 전문인을 양성하여 사회에 배출하였다. 지역사회와의 소통을 위해, 어린이 · 청소년 등을 대상으로 하는 교육프로그램과 기획전시를 지속적으로 개발하고 수행하였다. 대한민국 자연사 연구 기반을 마련하고, 대중의 자연보전에 대한 인식을 고취하는데 선구자적 역할을 해왔다.