古生物陳列（古爬行動物廳、古哺乳動物廳、生物起源和早期演化廳、無脊椎動物的繁榮廳）、植物陳列（綠色家園廳）、動物陳列（動物—人類的朋友廳，動物的奧秘廳）、人類陳列（人之由來廳）、海洋陳列（水生生物館）、神奇的非洲——貝林捐贈世界動物標本展。
內容拓展:
1.水生生物館
水生生物館水生生物館分東廳、西廳和北廳三個展廳，***有十五個展池，海水生物十四種、淡水生物近三十種，***計千余只。其中有兇猛的鯊魚，像飛碟壹樣在水中翺翔的鰩魚，剛產完數十枚蛋的重達壹百多斤的巨大海龜媽媽，五彩繽紛的珊瑚魚類等海洋生物；有世界上最大的有鱗淡水魚類之壹、被稱為“活化石”的巨骨舌魚；有迄今已有2億多年歷史的鱘魚；有原產於南美洲亞馬遜河流域的黑銀版、紅尾鯰、虎皮鴨嘴鯰、皇冠三間和名貴的黑桃A銀板等。在這裏觀眾仿佛置身海底世界，充分領略水生生物的奧妙。
館內還展示了《魚類進化串說》、《海洋分層生態》、《中國陸地水系魚類資源》等高知識含量圖版，特別是20多米長的中英文對照《萬古海洋生物長卷》巨幅全景畫，以連續場景表現了寒武紀，奧陶紀，泥盆紀，石炭紀，三疊紀，侏羅紀，白堊紀等11個地質年代的標誌性海洋生物，並介紹了其起止地質年代和關鍵特征，壹目了然地向遊客介紹了6億年海洋生物的進化歷程。
標本展
”神奇的非洲——貝林捐贈世界動物標本展”以美國肯尼斯·貝林先生捐贈的世界各地的珍貴動物標本為基礎。
2.早期演化展廳
早期演化展廳在生命起源和早期演化展廳中，藍色的裝飾暗示著大海是生命的搖籃。在距今5.3億年前的寒武紀早期，海洋中突然出現了大量的無脊椎動物，古生物學家稱這種現象為“寒武紀生命大爆發”。
本展廳復原了當時海洋的繁榮景象，講述了生命起源的理論，並以豐富的化石供觀眾欣賞和分辨，介紹了生物由原核生物向真核生物發展的復雜演化歷程。展覽詳盡記述了世界上著名的澄江動物群、埃迪卡拉動物群、凱裏動物群、甕安動物群，還介紹了達爾文進化論的基本觀點和所面臨的理論挑戰以及生物進化歷史上的動物絕滅事件。
3.動物展廳
古無脊椎動物包括原生動物、海綿動物、腔腸動物、腕足動物、軟體動物、節肢動物、棘皮動物等門類。碩大的鸮頭貝矗立在本展廳門口，象征著無脊椎動物的繁盛歷史。展廳展示了壹億多年前地球上的繁榮景象，詳盡講述了古無脊椎動物興盛衰亡的發展歷史。大量熱河生物群的古生物化石、特別是遼寧西部的帶毛恐龍化石都會引起觀眾的濃厚興趣。
標本動物基本陳列包括：序（生物多樣性）、無脊椎動物、魚類、兩棲動物、保護動物、昆蟲世界等6個主題單元。
昆蟲世界 昆蟲在分類上屬於動物界、節肢動物門、昆蟲綱，是動物界中最龐大的壹個類群。全世界已知昆蟲100多萬種，它們的分布極為廣泛，種群數量十分驚人。昆蟲在漫長的進化過程中形成了獨特的形態結構和生活習性，它們是生物多樣性中重要的組成部分，構成了自然生態系統中不可或缺的壹環，在自然界中起著重要的作用，與人類的關系極為密切。《昆蟲世界》從“什麽是昆蟲”、“昆蟲與環境”、“昆蟲的特化”、“昆蟲的壹生”、“昆蟲的行為”、“昆蟲與人類”幾個方面展現了多彩多姿的昆蟲世界。
4.動物之美展廳
“動物之美——貝林捐贈世界動物標本展”以美國肯尼斯·貝林先生捐贈的世界各地的珍貴動物標本為基礎，還原了野生動物賴以生存的生境，並結合中英文圖板和各種新奇的現代化展示技術手段，準確、科學地將非洲、北美洲、歐亞大陸等世界上最具代表性的野生動物栩栩如生地再現於觀眾面前，充分地展現了動物之美。 展示內容主要分為三個部分：狂野奔放的非洲原野、深邃迷離的北美洲叢林以及自然野性的歐亞大陸北部冰雪世界。
5.古爬行動物廳
北京自然博物館古爬行動物廳向觀眾展示了生物界兩億多年前的景觀，並以總鰭魚、魚石螈、蚓螈和異齒龍為代表，演示了脊椎動物從水域向陸地發展的復雜過程。大廳中央展示了栩栩如生的恐龍骨架群，如中國人發現的第壹條恐龍——許氏祿豐龍，體長達26米的井研馬門溪龍，稱王稱霸的霸王龍，小巧玲瓏的恐爪龍，背上布滿劍板的沱江龍，威風凜凜的永川龍，展翅翺翔的翼龍，稱霸海洋的魚龍。
多媒體電腦可以讓觀眾欣賞到恐龍的原始埋藏狀態，並通過“化石搜尋器”來體味古生物學家挖掘恐龍化石的艱辛和樂趣，從模擬地層演示中體會到地球滄海變良田式的重大地質變化過程......
6.古哺乳動物廳
哺乳動物是由擬哺乳動物演化而來的。由於其特有的恒溫優勢以及中生代濕暖潮濕的氣候條件，哺乳動物得以復蘇和大發展。該展廳館分別詳細介紹了長鼻類、奇蹄類、偶蹄類、食肉類、靈長類和被子植物的演化歷程以及著名的山旺生物群。 在展廳中，觀眾可以看到階齒獸的復原圖和骨骼標本，它是恐龍絕滅後地球上同期最大的哺乳動物；可以欣賞到龐大的象類家族，包括赫赫有名的高4米長8米的黃河象和鏟齒象。觀眾還可以欣賞到壹件十分引人註目的標本：目前最早的被子植物化石——世界上第壹朵花遼寧古果。
7.恐龍公園廳區
“恐龍公園”以三疊紀—侏羅紀—白堊紀的時間順序栩栩如生地復原了恐龍時代的面貌：活靈活現的蜀龍動物群，恐龍世界中弱肉強食的血腥場面，神秘莫測的侏羅紀大峽谷，恐龍時代海洋的繁榮景象，1.26億年前的熱河生物群…… 觀眾可登高俯瞰“恐龍世界”全貌，可穿越瀑布感受水簾洞奇景，也可駐足小型影視廳觀賞精彩的恐龍科教片。
8.植物世界廳區
北京自然博物館《植物世界》大型植物專題展覽於2007年7月向公眾推出。展覽面積800余平方米，內容涵蓋陸地植物演化、植物功能和現代植物景觀三大主題，從史前滅絕的植物類群到今天多姿多彩的植物，從植物的微觀結構到植物群落和生態系統宏觀景觀，全方位多角度展示植物的魅力。
9.北京自然博物館植物展廳
展覽運用了聲、光、電和多媒體等技術，以及先進的科學儀器，將植物學知識巧妙融合在景觀、動畫、科學實驗和遊戲中。實現科學性、觀賞性和趣味性的完全統壹，為觀眾展示了壹個欣賞植物、認識植物的精彩世界。 植物演化部分是以早期陸地植物起源為起點，以陸地植物演化過程為主線，整體復原已經滅絕的多種植物類型，展示了早期陸地植物剛剛開始登上陸地的景觀，繁盛的蕨類植物景觀，裸子植物景觀和早期的被子植物景觀，展示著史前植物的神奇之美。 植物景觀部分是以現代的植物群落和植物生態系統為基礎，采用背景畫與前景植物相結合的手法，真實展現分布在我國不同地區的六種典型植物景觀：荒漠、典型草原、典型濕地、山地、熱帶雨林以及紅樹林植物景觀。