Luonnontieteellinen museo on museotyyppi, joka tallettaa näytteitä luonnosta. Luonnontieteellisten museoiden ala voi olla eläintiede, kasvitiede paleontologia tai geologia. Ne keräävät alaltaan luontonäytteitä ja havaintoja luonnosta. Luonnontieteellisen museon tutkimus voi vaihdella esimerkiksi eliölajin kannan kehityksen dokumentoinnista taksonomiseen tutkimukseen.