西大门自然史博物馆是一座由地下一层和地上三层构成的综合自然史博物馆，展览在地上各层进行。每一层按人类与自然、生命进化、地球环境等不同主题进行展览。此外，一楼设有儿童自然史图书馆、科幻体验室、咖啡厅和博物馆商店，三楼建有恐龙公园。

三个展览馆按时间、空间顺序安排，游客在这里可以轻松、愉快地了解生命历史。博物馆内共有3.000多件展品。

一进入博物馆中央大厅，首先映入眼帘的就是高棘龙化石。化石体型巨大，高9米，与其它飘浮于空中的恐龙相比，显得威严无比。此外，游客在这里还可以观赏各种各样的动植物标本，从菊石到21世纪的动植物，应有尽有。

位于二楼的生命进化馆内展示了地球生命是如何随环境变化而进化的过程，展馆特性决定了这里最多的是恐龙化石。

三楼的地球环境馆向游客解释太阳系、星座及地球的诞生及构造。馆内还特别配置了立体影像设备，使游客在宇宙这一神秘的空间里，体验浩瀚无比的大自然法则。

位于一楼的自然史图书馆拥有各种与自然有关的书籍，从儿童书籍到专业书籍，应有尽有，适合各个年龄段的人前来阅读。