• 基本陈列

上海自然博物馆的展示以"自然·人·和谐"为主题，以"演化"为主线，从"过程""现象""机制"和"文化"入手，"演化的乐章""生命的画卷""文明的史诗"三大主题板块下设十个常设主题展区，阐述自然界中的关系。

古动物史陈列厅:展出的180件展品中，大厅中央的合川马门溪龙和黄河古象:前者身长22米，肩高3.5米，体重几十吨，发掘于四川省合川县;后者体长8米，身高4米，一对门牙就有3米长，发掘于甘肃东部黄土高原，也是古兽中的庞然大物。有许氏禄丰龙、多棘沱江龙、魏氏准噶尔翼龙、恐龙蛋、恐龙脚印、玄武蛙、鱼龙、雷兽、巨犀等古动物化石。

古人类史陈列:展品370件，展示了人是由古猿进化而来，人类社会是由猿群发展而来，人类在发展过程中形成了肤色的区别，形成了人类的原始社会，以及贫富两极分化，阶级产生，原始社会瓦解的进程。

中国历代古尸陈列厅:展出有新疆的出土的哈密古尸，以及唐、宋、明三朝古尸。

动物陈列:共有展品2757件，并配有生态景观衬托。其中有2只雷鸟和雪兔电动生态景观，展现动物体色能随季节变化而变化的适应环境的保护作用。在陈列标本中，有大珠母贝、白鲟、大鲵、扬子鳄、棱皮龟、褐马鸡、东北虎、儒艮、白鳍豚等国家一、二级保护动物，其中有的还是中国特产动物;也有不少外国珍稀动物，如高脚蟹、极乐鸟、鼷鹿、美洲狮、鸸鹋、沙袋鼠等。

植物进化陈列:共有展品323件，展示着最原始的植物藻类，没有叶绿素的真菌，菌藻共生的地衣，陆生维管植物的先驱蕨类，陆生植物的一个旁支苔藓，直到最高等的种子植物。

• 专题陈列

1958年5月，上海自然博物馆举办《几种上海常见的农林益害鸟》第一个专题展览。

《沿着大象的纹路》亚洲象保护公益展览:《沿着大象的纹路》亚洲象保护公益展览分为三个部分，第一个部分"丛林与大象"通过还原云南西双版纳的热带雨林，结合前沿多媒体互动科技，为观众打造沉浸式的热带体验。;第二部分"城市与大象"以"翻翻书"的形式为大家科普亚洲象的生理结构，野外监测方法等相关知识，观影和视频相结合让观众了解亚洲象存在哪些生存困境;第三部分"未来与大象"则是以参与性展项为主，展示了亚洲象相关的儿童画，艺术品装置等。

同行-辛丑年2021牛年生肖特展:"同行--辛丑年2021生肖展"以"牛与人类"为主题，以时间为脉络分为5个展览单元，分别展示"平行乐章、命运交织、时移境迁、携手并进"四大主题，阐述人与牛近百万年的交织。