沈阳大学自然博物馆始建于2015年，用地面积1500平方米，建筑面积2800平方米，其中，展区面积1500平方米，研究面积1300平方米，是一座集科学普及、教育教学、科学研究和标本收藏等功能为一体的专题博物馆。展馆储藏有来自全国不同山地和林区的动植物标本约20万件，包括50种国家一级、二级重点保护野生动物标本及200余种新物种模式标本。沈阳大学自然博物馆是“全国科普教育基地”“辽宁省科学技术普及基地”“沈阳市科普基地”“辽宁省爱国主义教育示范基地”“沈阳市爱国主义教育示范基地”“沈阳市青少年教育实践基地”“沈阳市环保实践基地”。

自然博物馆以“人与自然和谐发展”为主题，呈现了恐龙、哺乳动物、鸟类、昆虫、贝类、生命廊道等六个展区，陈列了来自全国乃至世界各地的动物标本近4000件，包括贝类1600余件、昆虫1000余件、鸟类630件和哺乳动物110件。参观者可在馆内体验训练室亲手制作标本，感受自然之美妙，也可在3D放映室观看科教影片，感受科学与艺术的完美结合。

自然博物馆在满足本校教学和科研工作基础上，以儿童、青少年，学生团体、亲子团体为主要服务对象，面向社会开放，是普及科学知识、传播大学文化、宣传自然保护、促进生态文明建设、开展爱国主义教育的综合服务平台。自2016年面向社会开放以来，参观者已突破20万人次，累计举办全国科技周、全国科普日等大型主题科普活动10余场次，累计接待中小学生及幼儿的游学活动、社会实践活动300余场次，现已成为辽宁省中小学课外活动重要基地，也是各类人群节假日旅游休闲、汲取科学知识的热门场馆。

自然博物馆拥有“辽宁省有害生物治理与生态安全重点实验室”，主要以我国北方林区为研究对象，针对重要昆虫、致病真菌、致病细菌和植物病毒进行调查及重要病虫害预警与防控。其中，昆虫分类研究团队在我国首次系统研究了双翅目蚤蝇科昆虫的生物多样性，创立了完整的研究体系，所取得的成果已成为国内外了解中国蚤蝇的主要来源。近年来，承担和完成国家、省部级科研项目60项，其中国家自然科学基金项目12项；发表论文500余篇，其中SCI收录80余篇；获得省部级奖励20余项；获得专利13项；出版专著21部。学生在自然博物馆的“标本制作中心”开展教学实践活动，参加国家和省市的标本制作和创新创业大赛，获得国家级、省级创新创业训练项目70余项，各类省级学科竞赛一、二、三等奖200余项。同时，博物馆培训了1000余名大学生志愿者开展讲解服务及其他志愿服务工作，有效提升了在校大学生的综合素质和科普服务能力。