進入展館，你一定會對這個圓頂的古典式建築感到十分熟悉。沒錯！這裡就是電影《博物館奇妙夜2》的取景地之一。在中央圓形的大廳裡，一隻約兩層樓高的巨型非洲象揚起長長的鼻子——它是迄今為止人類發現最大的非洲野象。這個標本十分形象地還原了它在非洲草原上的原貌，被視為美國國家自然與歷史博物館的標誌。館內展品還包括無數儲存完好的珍貴哺乳動物、鳥類、兩棲動物、爬行動物、昆蟲和海洋生物的標本，以及大量珍稀礦物和寶石等。人類起源館則展示了人類發展的歷史和世界各種文化的發展歷程，這裡有一塊電子板，顯示實時更新的地球人口資料，截止美國華盛頓當地時間的1月5日下午4:23分，地球人口數為7,122,973,046。離這個電子顯示器不遠的地方，有一個有趣的照相機器叫作“ What would you like a early human”，可以幫你看到自己年輕20萬歲的大概模樣，也就是說，能夠把你拍攝下來的影象轉化成你自己作為一名原始人的模樣。
其中，位於二層的寶石和礦物(Gems and Minerals)展覽單元的希望藍鑽石(Hope Blue Diamond)更是聞名於世。曾經由重達112又3/16克拉重克拉的鑽石原石切割成了現在重達45.52克拉的藍鑽石，迄今仍佔據世界第一大的地位。曾經“被詛咒的鑽石”在世界各地輾轉了近300年，如今它卻給博物館帶來了超過一億的遊客來參觀。這個博物館鎮館之寶現在所呈現的被16顆耀眼白鑽圍繞的項鍊形象是於1910年左右由卡地亞珠寶公司的創始人皮埃爾·卡地亞(Pierre Cartier)設計的。
