Colectia Muzeului de Istorie Naturala din Dortmund este axata pe exponate din domeniile biologie, geologie si paleontologie.

Expozitia zoologica ofera o imagine de ansamblu asupra sistemului biologic cu accent pe fauna si flora indigena. O expozitie speciala dedicata este dedicata ciupercilor.

O atractie deosebita o reprezinta acvariul cu apa calda, un bazin de 75.000 de litri, in care traiesc cu preponderenta specii de pesti din America de Sud.

Colectia geologica ofera o imagine de ansamblu asupra minereurilor, mineralelor si rocilor sedimentare. Expozitia prezinta pe de o parte minerale din Renania de Nord-Westfalia, dar si alte descoperiri din Tsumeb, Namibia. Departamentul paleontologic gazduieste o mare varietate de fosile, in special amoniti. Exponatele au fost descopertie in cadrul exploatarii de sisturi bituminoase Messel de langa Darmstadt si provin din Eocen.

In subsolul muzeului poate fi vizitata munca minerilor. Muzeul include si un atelier de slefuire a pietrelor pretioase.

Colectia muzeului isi are originea in colectia profesorului Edgart Weinert. Cu ajutorul Asociatiei de Stiinte Naturale Dortmund, in 1912 a fost pusa la dispozitie o casa, muzeul luand astfel fiinta. Weinert a fost primul director al muzeului nou deschis. In 1934 acesta a fost mutat in imediata vecinatate a Primariei, in Friedensplatz (Piata Pacii). Raidurile aeriene din timpul celui de-al Doilea Razboi Mondial au lovit greu muzeul, aproximativ 90% din toate exponatele fiind distruse.

La data de 24 Mai 1980, muzeul a fost mutat din nou, intr-o cladire noua in parcul Fredenbaum.