陜西自然博物館是1998年12月省委、省政府決定建設，1999年10月正式立項的省重點建設項目。館址位於西安市長安南路88號，佔地103畝，建築總面積16107平方米，是省計劃委員會批准立項，西北建築設計院設計，省統建辦負責組織實施。2003年10月17日第15次省長辦公會決定，在項目定位、土地用途均不改變的前提下，劃撥交由省投資集團公司運作完成，此後省投資集團公司追加投資，組織建設。于2008年1月5日對外開館，並承擔運營管理。
擁有一座自然博物館是國際化大都市的標誌和必要支援條件。由陜西能源集團有限公司（原省投資集團公司）分擔政府職責，興辦科普教育公益事業，建設管理的陜西自然博物館，通過開館七年來的不斷發展，默默地為西安這座城市承擔起一份社會責任。
億萬年前的生物化石在此現身，2萬餘件標本在此安家。陜西自然博物館通過近37億年的標本與歷史對話、與自然和科學對話，敘述人與自然的故事，為西安這座國際化大都市增添了不可缺少的品位和厚重的文化底蘊。展館現設三館一院：自然展館有地質萬象、古生物長廊、神奇秦嶺、昆蟲王國、生命之光展廳，陳列大熊貓、朱鹮等230余種珍稀動物標本，魚龍、翼龍、馬門溪龍、烏龜、蜻蜓等上億年的古生物化石，還有珍貴的植物標本獨葉草等；煤海之光展館是省內唯一集中展示煤炭形成、勘探、採掘、利用、生態保護的展館，由“自然饋贈”、“叩地探寶”、“採煤惠世”、“啟明裕後”、“運用自然”五大部分組成；科技展館一層科技環廊有機器人解魔方、飛行體驗、3D印表機等54個高科技展項，二層有聲光隧道，三層穹幕影院，四層低碳環保展及勇敢者通道；穹幕影院西北唯一，有175個座位、30度傾斜球形影幕，震撼壯觀。館區還設有“鳥語林”、大型古生物展示臺、景觀魚池、倣真馬門溪龍、霸王龍等室外場景，館區綠地栽種100余種各類花卉植物。
2015年9月，由國際慈善家肯尼斯·尤金·貝林先生捐贈的非洲獅、大象、長頸鹿等136件世界珍稀野生動物標本也隆重對外展出。
陜西自然博物館是孩子們的成長夥伴，青少年的啟蒙老師，是廣大青少年和遊客學習自然發展史，親近自然的樂園。年均遊客參觀量50萬人次，已成為關愛自然環境、保護生態文明的省內外遊客青睞的著名遊覽景點。