Mint a legtöbb múzeum Oxfordban, a Természettudományi is az Oxfordi Egyetem fennhatósága alá tartozik. Az Egyetemen 1850-ben indult természettudományos iskola, aminek megalapítása után, 1855 és 60 között épült meg a képzés és a kutatás helyének egységesítésére és a felgyűlt tudományos anyagok bemutatására a múzeum.

A neo-gótikus stílusú épület több emelet magas fő kiállítótermének üvegteteje természetes fényt biztosít a kiállításnak. Az épületbe lépő látogatóknak elsőként a dínócsontok ötlenek szemébe, azok közül is egy egész T-rex csontváz, illetve egy triceratopsz koponya. Fejünk felett (a mennyezetre felfüggesztve) egy bálnacsontváz úszik a levegőben, de megtekinthetjük számos más, kihalt és ma is élő faj egy-egy példányának a földi maradványait. Így például a dodót, a Madagaszkár melleti Mauritius szigetéről származó, repülni képtelen madarat, mely faj az 1600-as években, főként az európai hajósoknak köszönhetően tűnt el a szigetről, és Alice meséjéből vált híressé, aki csodaországban ismerkedett össze vele. De van itt méhkas élő méhekkel, ásványgyűjtemény, sőt még egy négy és fél milliárd éves meteoritot is megtapogathatunk.

A természettudományi múzeum kiállítóterméből, a főbejárattal átellenben nyílik a Pitt Rivers múzeum, amely témájában független intézmény, csak az épület és a fenntartó közös. A múzeumot 1884-ben alapította Augustus Pitt Rivers, aki utazásai során a világ minden tájáról gyűjtötte a különböző népek használati és dísztárgyait, majd gyűjteményét az Oxfordi Egyetemnek adományozta. Az eredeti gyűjtemény 22.000 tárgya, több adományozónak köszönhetően az évek során 500.000-re bővült. Találhatóak közöttük totetmoszlopok, indián, távolkeleti és afrikai maszkok, fegyverek, csónakok. Megtekinthetjük az apró kínai női cipőket, amelyekbe hajdan beszorították és eldeformálták a serdülő lányok lábfejét, hogy felnőttként „csinos”, apró lábaik legyenek, illetve aszalt emberi fejeket, bár ez utóbbiakat a Wikipedia szerint már kivették a kiállításból.