ภาคชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ ได้เริ่มต้นรวบรวมและเก็บตัวอย่างสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ จากการนำนักศึกษาออกศึกษาภาคสนามมาใช้ประกอบการเรียนการสอน และได้นำตัวอย่างบางส่วนมาจัดนิทรรศการเพื่อให้ผู้สนใจเข้าชม ต่อมาได้รับการขึ้นทะเบียนเป็นพิพิธภัณฑ์พืชนานาชาติ ซึ่งนับเป็น 1 ใน 4 ของพิพิธภัณฑ์พืชในประเทศไทยที่ได้รับการขึ้นทะเบียนเป็นพิพิธภัณฑ์พืชนานาชาติ
คณะวิทยาศาสตร์ได้เล็งเห็นถึงความสำคัญของงานพิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยา จึงยกระดับเป็นหน่วยงานอิสระขึ้นตรงกับคณะวิทยาศาสตร์ และต่อมาตั้งชื่อเป็น “พิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์” โดยรวมกิจกรรมในส่วนของพิพิธภัณฑ์พืชเข้าไว้ด้วยกันเพื่อขยายกิจกรรมให้ พิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยาเป็นแหล่งเรียนรู้ และแหล่งวิจัยด้านธรรมชาติศึกษาแก่ชุมชนในท้องถิ่นภาคใต้ และเป็นแหล่งวิจัยด้านธรรมชาติศึกษาของนักวิจัยทั้งภายในและภายนอกประเทศ
จากผลงานวิจัยและการจัดเก็บตัวอย่างต้นแบบอย่างเป็นระบบ ส่งผลให้งานของพิพิธภัณฑสถานแห่งมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ เป็นที่รู้จักกว้างขวางมากขึ้น และในปี พ.ศ.2549 ทางพิพิธภัณฑ์ได้รับพระมหากรุณาธิคุณจาก สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี พระราชทานนาม ตั้งชื่อเป็น “พิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยา ๕๐ พรรษา สยามบรมราชกุมารี” หรือ “Princess Maha Chakri Sirindhorn Natural History Meseum” พร้อมทั้งมีพระราชานุญาติให้อัญเชิญพระนามาภิไทยย่อ “สธ” มาประดิษฐาน พิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยา ๕๐ พรรษา สยามบรมราชกุมารี จึงดำเนินภารกิจเพื่อ สนองพระราชดำริในโครงการอนุรักษ์พันธุกรรมพืชฯ นับแต่นั้นมา
พิพิธภัณฑสถานธรรมชาติวิทยา ๕๐ พรรษา สยามบรมราชกุมารี ได้จัดแสดงนิทรรศการทางธรรมชาติวิทยาไว้ในบริเวณตึกพิพิธภัณฑ์ฯ หรือ “ตึกไดโนเสาร์” เนื่องจากบริเวณด้านหน้าตึกมีรูปปั้นของไดโนเสาร์ที่พบในประเทศไทยตั้งอยู่ 3 ตัว พื้นที่จัดแสดงหลักๆ 6 บริเวณ ได้แก่
- ชนิดของหิน
- พืชป่าชายหาด
- สังคมพืชชุ่มน้ำ
- ตู้ปลาน้ำจืดและตู้ปลาน้ำเค็ม
- หุ่นจำลองปลาฉลามและปลากระเบน
- นิทรรศการแสดงพันธกิจของพิพิธภัณฑ์
- อวกาศและดวงดาว
- ธรณีวิทยา
- หินและแร่
- ภูมิศาสตร์ของประเทศไทย และคาบสมุทรไทย
- การกำเนิด และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
- ซากดึกดำบรรพ์
- มาตราธรณีกาล
- สิ่งมีชีวิตชนิดใหม่
- โครงกระดูก
- ปะการัง
- สัตว์ขาข้อ
- มอลลัสก์ (ปลาหมึก และหอย)
- ปลา
- สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก และสัตว์เลื้อยคลาน
- สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
- เมล็ด และผล
- ระบบนิเวศทางทะเล
- ระบบนิเวศชายฝั่ง
- ระบบนิเวศป่าเขตร้อน
- ระบบนิเวศเขาคอหงส์
- ระบบนิเวศถ้ำหินปูน
- บริการเชิงนิเวศของป่า
- ระบบนิเวศในแนวปะการังเทียม
- ระบบนิเวศย่อยบนต้นไทร
- นิทรรศการเฉลิมพระเกียรติสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี
