Das Paderborner Naturkundemuseum wurde 1922 vom Ausschuss für Naturkunde in Westfalen, dem Vorläufer des Naturwissenschaftlichen Vereins Paderborn e.V., gegründet. Nach zunächst nur behelfsmäßiger Unterbringung der naturkundlichen Sammlungsgegenstände konnte die Ausstellung 1932 in der Heiersburg am Konviktplatz aufgebaut werden. Durch den Bombenangriff am 27. März 1945 wurde das Museum fast vollständig zerstört.

Auf Initiative des Naturwissenschaftlichen Vereins kaufte die Stadt 1948 eine umfangreiche naturwissenschaftliche Sammlung an. Die Vereinsmitglieder trugen ebenfalls erneut viele naturkundliche Objekte zusammen.

Die Unterbringung musste wiederum lange Zeit sehr behelfsmäßig erfolgen. Schließlich wurden 1957 zwei Räume im Obergeschoss des historischen Rathauses von Paderborn zur Verfügung gestellt, die bis Ende 1992 das Naturkundemuseum beherbergten.

Im Jahr 1992 überließ der Naturwissenschaftliche Verein seine Sammlung der Stadt Paderborn als Dauerleihgabe. Sie bildet den wesentlichen Grundstock an Exponaten für das Naturkundemuseum im Marstall, das im April 1994 im Ortsteil Schloß Neuhaus anlässlich der Landesgartenschau eröffnet wurde. Dem Naturkundemuseum stehen im Mitteltrakt des Marstalls ca. 600 qm Ausstellungsfläche zur Verfügung.