陕西自然博物馆是1998年12月省委、省政府决定建设，1999年10月正式立项的省重点建设项目。馆址位于西安市长安南路88号，占地103亩，建筑总面积16107平方米，是省计划委员会批准立项，西北建筑设计院设计，省统建办负责组织实施。2003年10月17日第15次省长办公会决定，在项目定位、土地用途均不改变的前提下，划拨交由省投资集团（现陕能集团）建成，此后省投资集团投资、建设。
于2008年1月5日对外开馆，并承担运营管理。拥有一座自然博物馆是国际化大都市的标志和必要支持条件。陕西能源集团有限公司分担政府职责，回馈社会，始终将社会公益放在首位，通过陕西自然博物馆的不断发展，近10年来，默默地为西安这座城市承担起一份社会责任。
亿万年前的生物化石在此现身，2万余件标本在此安家。陕西自然博物馆通过近37亿年的标本与历史对话、与自然和科学对话，叙述人与自然的故事，为西安这座国际化大都市增添了不可缺少的品位和厚重的文化底蕴。
展馆现设三馆二院：自然展馆有地质万象、古生物长廊、神奇秦岭、昆虫王国、生命之光展厅、珍惜世界动物展厅。陈列大熊猫、朱鹮等230余种珍稀动物标本；鱼龙、翼龙、马门溪龙、乌龟、蜻蜓等上亿年的古生物化石；还有珍贵的植物标本独叶草等。煤海之光展馆是省内唯一集中展示煤炭形成、勘探、采掘、利用、生态保护的展馆，由“自然馈赠”、“叩地探宝”、“采煤惠世”、“启明裕后”、“运用自然”五大部分组成。科技展馆一层科技环廊有机器人解魔方、飞行体验、3D打印机等高科技展项，二层有声光隧道，三层穹幕影院，四层低碳环保展及勇敢者通道；穹幕影院西北最早、最大，有178个座位、30度倾斜球形影幕，近期数字化改造，震撼壮观。5D动感影院，融视觉、听觉、触觉多重身体感官体验电影带来的全新娱乐效果，身临其境。馆区还设有“鸟语林”、大型古生物展示台、景观鱼池、仿真马门溪龙、霸王龙等室外场景，馆区绿地栽种100余种各类花卉植物，是西安市南郊市民休闲娱乐场所。
2015年10月，国际慈善家、美国环球健康与教育基金会主席肯尼斯·尤金·贝林先生捐赠了非洲狮、大象、长颈鹿等136件世界珍稀野生动物标本展出。陕西自然博物馆是孩子们的成长伙伴，青少年的启蒙老师，是广大青少年和游客学习自然发展史，亲近自然的乐园。年均游客参观量70万人次，已成为关爱自然环境、保护生态文明的省内外游客青睐的着名游览景点。