國立自然科學博物館簡稱科博館，位於台中市北區淡溝里館前路一號，鄰近廣三SOGO百貨。
是台灣十二項建設下興建的第一座科學博物館，是首座將自然科學生活化的博物館，亦是一處可實地動手操作學習的知識殿堂。
籌備之初，因名稱問題曾發生爭議，最終確定為自然科學博物館。
工程分四期建設完成
第一期：太空劇場、科學中心
第二期：生命科學廳
第三期：中國科學廳（後改為人類文化廳）
第四期：地球環境廳
由1981年開始規劃，1986年啟用，到全館對外開放共花了十五年，經費達新臺幣五十多億元。
科博館館徽是漢玉獸頭飾，有「牛頭」特徵，象徵農業社會之傳統精神。
以Science字母S取科學寓意，又似植物嫩芽，代表生生不息與欣欣向榮。
中央的梅花為中華民國國花，代表堅忍不拔精神，綠色象徵萬物滋長，藍色表示源遠流長。
科博館自然物標本收藏量超過四十五萬個，數量上居台灣同性質博物館之冠，是標本管理制度最完善的博物館。
每年平均參觀人數達三百萬人次，位列台灣博物館第二名，僅次於國立故宮博物院。
科博館佔地八萬九千平方米，地標是位於科博館西屯路前方的「水鐘」，水鐘高3.5公尺，由法國物理學家設計製造，藉由水的重力與虹吸作用，帶動鐘擺計時。
科博館主要展示區分六大區塊，包括：科學中心、太空劇場、生命科學廳，地球環境廳、人類文化廳、植物園。
科學中心位於科博館入口前方，有科學探索展示、太空劇場、半導體的世界，宇宙奇航、物質世界、幼兒科學園及戶外活動區。
太空劇場於1986年1月開放，內部為傾斜三十度、直徑二十三公尺半球型設計，有三百個階梯式座位，主要設備有星象模擬系統及全天域電影放映系統，還有立體劇場、環境劇場、鳥瞰劇場、SOS劇場。
1988年8月開放的生命科學廳，位於科博館左方，共有十三個主題展區。
眾妙之門：生命科學廳的入口，一個兩公尺高巨型水母，呈現自然世界的精妙。
生命的起源：小型立體造景，透過火山噴發，座位的震動來展示三十八億年前的地球。
植物的演化：分為室內和戶外，戶外以各種植物展現植物演化的過程。
生命登上陸地：有四個生物模型，展示爬蟲類自水面出現、登上陸地的進程。
恐龍廳：巨大的機械暴龍，能做出彎腰、咆哮等動作，還有竊蛋龍、劍龍等各種恐龍模型，穿戴綠色外衣的恐龍，警告人類環保重要性，早期有腕龍的骨架模型，現已移走。
生命征服天空：展示風神翼龍，始祖鳥等早期的飛行生物。
滅絕：此區說明生物的滅絕現象，以及瀕臨滅絕的生物。
哺乳類的演化與適應：展示各種哺乳類動物如北極熊、長頸鹿的模型。
人類的故事：展示南方古猿、尼安德塔人，智人等人類演化的過程，露西的發現，以山洞造景來模擬史前生活。
我們的身體：自2006年開始推出的常態展，展示人類生、老、病、死過程，包括懷孕、人類老化的過程，各式醫療器材和對遺體的處理方式，展現生命的價值。
數與形：位於地下一樓，展示自然中的數學與形狀。
彩色世界：位於地下一樓，展示大自然的光線與色彩。
大自然的聲音：位於地下一樓，展示大自然聲音，包含各種樂器和動物叫聲。
地球環境廳於1993年7月開放，包含鳥瞰、環境、立體三大劇場、微觀世界、芸芸眾生、臺灣自然生態與礦物展示等四個主題展區。
2008年引進球面科學展示系統，透過直徑173公分球型銀幕介紹動態的地球。
人類文化廳有七個主題，包括中國醫藥、中國的科學與技術、農業生態，古代的中國人、漢人的心靈生活，大洋洲及臺灣南島語族。
植物園於1999年7月開放，位於科博館後方，佔地4.5公頃，高四十公尺玻璃溫室，外觀仿中國式。
由熱帶雨林、亞馬遜河河魚館，北、中、南部低海拔區、季風雨林區、隆起珊瑚礁區、籐蔓區、多肉植物區、蘭嶼區、海岸林區、臺東蘇鐵區等十個主題組成的園區。
2004年9月21日，九二一地震教育園區對外開放營運，隸屬於科博館一個展館，2007年全區對外開放。
2017年，累計入館人次達九千萬人，推出全新吉祥物恐龍家族。
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