上海自然博物館建筑的設計靈感來源于“螺”的殼體結構，盤旋而上的綠植屋面從公園內冉冉升起，靜動有致的建筑宛如一只“綠螺”。建筑秉承“以人為本”的設計理念，融合“山水花園”的設計風格，采用“自然生態”的設計手法。中心景觀區的160多種植物呈島狀分布，猶如“原始森林”一般，與五個大小不一的“水池”組成一座“山水花園”，繼承了傳統建筑文化。綠化屋面技術具有良好的隔熱保溫功能，年節電量可達24萬千瓦。“綠螺”還采用節能圍護結構、節能空調技術、太陽能綜合利用、高大公共空間氣流組織、自然光導光技術、雨水回收系統、生態節能集控管理平臺等七大系統，與整個建筑共同構成達到國家綠色建筑評價標識星級標準的“綠色生態建筑”。

　　上海自然博物館以“自然·人·和諧”為主題，通過“演化的樂章”、“生命的畫卷”、“文明的史詩”三大主線，呈現了起源之謎、生命長河、演化之道、大地探珍、繽紛生命、生態萬象、生存智慧、人地之緣、上海故事、未來之路等10個常設展區及臨展廳、4D影院、探索中心等配套功能區域。展示陳列了來自七大洲的11000余件標本模型，其中珍稀物種標本近千件；近1500平方米的步入式復原場景，逼真再現生機勃勃的非洲大草原；“跨越時空的聚會”大型標本陣列，匯聚古今中外200余件動植物明星；“逃出白堊紀”等5個沉浸式劇場，再現演化史上的大事件；“自然之窗”等26組復原生態景箱，致敬自然博物館的經典展陳；400個視覺媒體和1套網上博物館系統，滿足自媒體時代的公眾需求；1500組科學繪畫，直觀地展現藝術與科學的結合；300平方米的活體養殖區，零距離觸摸自然；1200平方米的“探索中心”，構筑觀察發現、動手實驗、對話探討的樂園；“自然史詩”多媒體秀，打造集科技、人文于一體的藝術盛宴。