Из-за того, что здание располагалось на неустойчивом глиняном грунте, в 1915 году пришлось снести высокую башню, венчавшую здание.

После пожара парламента и до 1922 года здесь располагалась Палата общин и некоторые учреждения правительства Канады.

В 1968 году находившийся в здании Национальный музей Канады был разделён на Канадский музей природы и Национальный музей человека (позднее переименован в Канадский музей цивилизации), хотя оба продолжали находиться в том же здании. В 1989 году музей цивилизации переехал в новое здание в Гатино, и с того времени Музей природы занимает всё здание. В 1990 году здание получило статус Национального исторического памятника Канады.

В 2004—2010 годы состоялся капитальный ремонт здания, в ходе которого на место башни, демонтированной в 1915 году, был установлен большой стеклянный колпак.

Экспозиция

В подвальном помещении музея находится Соляриум (оранжерея) с летающими ящерами, лаборатория презентаций и театр трёхмерного кино.

На первом этаже расположен кафетерий (восточное крыло), Ротунда (южный выступ, для кратковременных выставок и праздничных мероприятий) и галерея ископаемых (западное крыло, от позднего мелового периода до эоцена).

На втором этаже — водная галерея (восточное крыло), мезонин Ротунды (южный выступ, для кратковременных выставок), галерея млекопитающих Канады (западное крыло) и Королевская лантерна (площадка в основании Стеклянной башни).

На третьем этаже — галерея минералов (восточное крыло), Салон (южный выступ, сдаётся в аренду под праздники) и выставочный зал (западное крыло). Известные выставки:

• 2010—2011: «Антарктика»
• 2011: «Экстремальные млекопитающие»
• 2012 (март — сентябрь): «Безнаказанная смерть» (картины Эллен Грегори)
• 2012 (сентябрь) — 2013 (май): «Необузданная природа» (ураганы, цунами, землетрясения — в сотрудничестве с Филдовским музеем естественной истории, Чикаго, США)

На четвёртом этаже — выставочный зал (восточное крыло). Известные выставки:

• 2012 (март-сентябрь): «Киты Tohora» (выставка о китообразных музея Te Papa Tongarewa г. Окленд, Новая Зеландия)
• 2014: Светящиеся природные объекты

В перерывах между выставками крыло арендуется под мероприятия. В западном крыле — галерея птиц (западное крыло), включающая детскую игровую зону и Анималиум (насекомые, паукообразные, некоторые амфибии) и зал выставок

Ряд помещений музея могут быть арендованы организациями и частными лицами как залы для торжественных мероприятий и конференций. Это Ротунда (1-2 этаж, южная часть, где в начале 20 в. располагался Парламент Канады), Стеклянная башня (2 и 3 этажи, северная часть), Салон (3 этаж, южная часть), выставочные залы на 3 и 4 этажах (в период, когда они не заняты выставками).