พิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยา เป็นรูปแบบหนึ่งของพิพิธภัณฑสถานที่ให้ความรู้ และดำเนินการวิจัยด้านธรรมชาติศึกษา และสิ่งแวดล้อม รวมทั้งเรื่องของชีวิต ทรัพยากรธรรมชาติ ความสัมพันธ์ของสิ่งแวดล้อมกับชีวิต อันเป็นจุดกำเนิดของความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวิวัฒนาการ การปรับตัว ชีวิตความเป็นอยู่ รวมทั้งอุปนิสัยและถิ่นที่อยู่ ซึ่งองค์การศึกษาวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติ หรือ UNESCO ให้คำจำกัดความของพิพิธภัณฑ์ว่า เป็นองค์กรที่ตั้งขึ้นมาโดยไม่หวังผลประโยชน์หรือผลกำไร มีจุดมุ่งหมายเพื่อเป็นแหล่งบริการความรู้นอกระบบแก่ชุมชน และเปิดให้สาธารณชนเข้าใช้บริการ เพื่อรับคำแนะนำความรู้ที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้เกิดการศึกษาเรียนรู้และพักผ่อน ในประเทศไทยมีพิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยาอยู่หลายแห่ง ได้แก่ พิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยาแห่งประเทศไทย, พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยาเกาะและทะเลไทย อ.สัตหีบ จ.ชลบุรี, พิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยาแห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และ พิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยา