Le muséum a été créé en 1819. Il a occupé différents lieux, dont la chapelle des Bernardines, avant de s'implanter définitivement en 1869 au Palais Longchamp qu'il partage avec le musée des Beaux-Arts.

En tout, le muséum possède 83000 spécimens d'animaux, 200000 spécimens végétaux, 81000 spécimens de paléontologie, et de 8000 échantillons de minéraux. Une partie de ses collections est présentée au public, organisé en quatre salles :

  • la salle Safari, regroupant des animaux naturalisés ;
  • la salle de Provence, sur la faune et la flore régionales. Ses murs sont ornés de fresques peintes par Raphaël Ponson et classées aux monuments historiques (récemment restaurée dans l’esprit de son inauguration en 1869) ;
  • la salle d'ostéologie, regroupant squelettes et crânes ;
  • la salle de préhistoire, sur l'évolution.

Le muséum organise de nombreuses conférences et des expositions temporaires.