國家自然歷史博物館位于國家廣場北側，是世界規模最大的史密森尼博物館體系中的16座博物館之一，1910年開館至今收藏展品多達一億二千萬件，從原始的恐龍化石、人類起源早期文物，到世界各地的稀有動物標本、珍貴礦藏寶石，完美地留存了自然科學和人類文化的遺產。

博物館的標志：非洲野象博物館收藏并展出了千姿百態又極其珍貴的動物標本，布置更是用心到連動物的生活環境都真實再現，力圖還原最逼真的自然生物鏈。其中一樓大廳正中央的非洲野象標本，是迄今為止人類發現最大的非洲野象。這個標本十分形象地還原了它在非洲草原上的原貌，被視為國家自然歷史博物館的標志。

鎮館之寶：藍鉆“希望之星”位于二層的礦藏和寶石展館，因藍鉆“希望之星”而聞名于世，電影《泰坦尼克號》中的一閃而過卻給世人留下了不可磨滅的印象。曾經重達112多克拉的鉆石原石被切割成了現在重達45克拉的藍鉆，仍盤踞世界第一大鉆石的皇位。

特別提示

1. 蝴蝶展廳和IMAX影院均收費，其中蝴蝶展廳每周二免費。

2. 電影《博物館奇妙夜》曾在此取景。

3. 每個展館均設有免費的衣物食品寄存處。

4. 館內提供嬰兒車和輪椅，個別展館還有臨時幼兒園和專供兒童玩耍的場所。