NHM a fost la început un departament al celebrului British Museum. Când a fost inaugurată actuala clădire a NHM în 1881, aceasta se numea atunci British Museum (Natural History) sau BMNH. Șeful său era subordonat directorului British Museum. Abia în 1963 NHM a devenit complet independent, cu propriul consiliu de administrație, și abia în 1992 i s-a permis să folosească numele actual.
În 1986, muzeul a absorbit Muzeul Geologic al British Geological Survey, care se află chiar la nord de NHM. Galeriile muzeului au fost complet reconstruite și relansate în 1996 sub numele de The Earth Galleries, iar expozițiile din clădirea Waterhouse au fost redenumite The Life Galleries. Exponatele de mineralogie ale Muzeului de Istorie Naturală au rămas în mare parte neschimbate, fiind un exemplu de expunere din secolul al XIX-lea, în profunzimea L-urilor din clădirea Waterhouse.
Centrul Darwin (denumit după Charles Darwin), recent dezvoltat, este conceput ca un nou sediu pentru colecția de zeci de milioane de specimene conservate a muzeului, precum și pentru noi spații de lucru pentru personalul științific al muzeului. Construit în două etape, cu două clădiri noi adiacente clădirii principale Waterhouse, acesta este cel mai important proiect nou din istoria muzeului.
