Secția de Științele Naturii este urmașul direct al Societății de Științele Naturii din Timișoara (1873-1918), care a focalizat în jurul ei personalități de seamă ale Timișoarei de atunci, ca Dr. V. Szmolay, E. Merkl, Dr. L. Kuhn, Dr. L. Tökés, G. Czirbusz, Zs. Ormós și alții, precum și personalități mondiale ale vremii, ca E. Holub și alții. Acum mai bine de 125 ani, Societatea de Științele Naturii și-a propus cultivarea și răspândirea tuturor domeniilor științelor naturii, în general, și cercetarea condițiilor naturale ale Banatului, în special. În acest scop a ținut conferințe de popularizare, a organizat excursii și expediții de colectare și studiu în Banat, a înființat Muzeul de Științele Naturii, o bibliotecă de specialitate, a editat buletinul Societății, Caiete de Științele Naturii, și a intrat în legătură eu alte societăți similare, prin corespondență, schimb de publicații și vizite. Datorită efervescenței activității cultural-științifice desfășurate de Societatea de Științele Naturii din Timișoara s-a descoperit Banatul din punct de vedere naturalistic, s-au pus bazele unor colecții științifice (muzeul, biblioteca), timișorenii au făcut cunoștință, printre primii, cu fonograful, microfonul, telegraful, ș.a., au folosit în mod public din 1882 telefonia (premieră națională), iar din 12 noiembrie 1884 au iluminat străzile orașului prin curent electric (premieră europeană), au avut un laborator de analiză a produselor alimentare și a laptelui, o stațiune de meteorologie și seismologie, și multe altele, care au făcut ca, la sfârșitul secolului trecut, Timișoara să fie considerat un oraș european modern.
În perioada interbelică (1919-1945) colecțiile vechi ce s-au diminuat datorită spațiilor inadecvate și dăunătorilor specifici, au fost treptat înlocuite cu noile colecții. Se construiesc primele expoziții, iar noile modalități de expunere, în biogrupuri și diorame, deschid o perioadă modernă a muzeologiei românești, ai cărei mentori spirituali și principali organizatori au fost G. Antipa la București și D. Linția la Timișoara. Dionisie Linția (1880-1952), vânător, dermoplastician și ornitolog erudit, a condus și a construit Muzeul de Științele Naturii până la sfârșitul vieții lui, a pus bazele celei mai mari colecții de păsări autohtone din România, a întocmit primul catalog al acestei colecții, a înființat Stațiunea Ornitologică Jurilovca-Timișoara (prima stațiune ornitologică din țară), a participat la organizarea Primului Congres al Naturaliștilor din România. De numele lui se leagă și înființarea Stațiunii Zoologice de la Sinaia, a Societății de vânătoare Hubertus, a Societății de pescuit Somnul din Timișoara, ș.a. Lucrarea sa, Păsările României, în 3 volume, este cartea de căpătâi a ornitologilor și cuprinde toate datele știute în această specialitate până la el.
În 1954 Muzeul de Științele Naturii se mută în Castelul Huniade, etajul II, ca parte integrantă a Muzeului Bănățean, mai târziu Muzeul Banatului Timișoara, unde ființează și astăzi, cu o dinamică specifică a expozițiilor. La aniversarea Muzeului, în 1973, inventarul Secției de Științele Naturii se compunea din peste 35.000 de piese muzeale, avea expoziții temporare și itinerante. Dintre cei care au desăvârșit această operă culturală inedită amintim pe E. Nadra, Dr. F. König, Dr. Dumitru Spătaru, Elena Stratul, C. Rișcuția, ca specialiști, pe C. Borsicki, A. Rădulescu, I. Szaappanos, D. Dure, ca artiști plastici. În perioada 1984-1985 Secția de Științele Naturii a fost demolată în proporție de 80%, sub impulsul politic al vremii, iar depozite bine amenajate au fost mutate în locuri neadecvate.
Astăzi Secția de Științele Naturii oferă vizitatorilor expozițiile permanente “Flora și fauna Banatului” (ultimul tronson documentar de micro și macrodiorame ale muzeotehnicii românești), “Evoluția omului” (reconstituire revizuită în 1997 după modelul inițil din 1972), “Evoluția viețuitoarelor” (idem, sub formă de microdiorame, unicate naționale) și “Mineralogie” (comlpetare și repunere selectivă în 1998 a materialului din expoziția realizată în anul 1972). Refacerea circuitului de vizitare pe etajul II este un deziderat major în preocupările colectivului Secției. Secția de Științele Naturii dispune de peste 50.000 de piese muzeale, repartizate pe baza criteriilor științifice în colecții, dintre care cele mai semnificative sunt: Colecția de roci și minerale, Colecția de paleontologie, Colecția de plante presate (Herbarul), Colecția de fluturi (Lepidoptere), Colecția de gândaci (Coleoptere), Colecția de moluște exotice (Malacologie), Colecția de păsări (Ornitologie).