... Početkom 20. stoljeća, nekoliko vrijednih prirodoslovnih zbirki (geološko-paleontološke, entomološka, zbirke morskih kralježnjaka i beskralježnjaka), sakupljenih radom pojedinaca, darovano je Gradu Splitu, što je potaknulo pokojnog prof. Umberta Giromettu da 1923. godine, pokrene pitanje osnivanja Prirodoslovnog muzeja u Splitu.
Odlukom tadašnjeg Općinskog vijeća Splita 10. ožujka 1924. godine osnovan je Gradski prirodoslovni muzej, a prvim kustosom muzeja imenovan je upravo prof. Umberto Girometta koji je upravljao muzejom sve do smrti 1939. godine. Po osnivanju, Muzej je bio smješten u tadašnju zgradu Općinskog doma. Kako je prostor u navedenoj zgradi, zbog velike količine muzejskih predmeta, postao pretijesan, za potrebe muzeja preuređena je zgrada bivšeg restorana na I. Vrhu Marjana, gdje je Muzej krajem 1925. godine preseljen. U jesen 1925. godine započeli su radovi na gradnji zoološkog vrta uz zgradu Muzeja, a u listopadu iste godine je dovršena volijera za ptice grabljivice.
Od 10. ožujka 1924. godine pa sve do tragične smrti 27. travnja 1939. godine, Muzejom je upravljao prof. U. Girometta. Radio je na: osnivanju Prirodoslovnog muzeja i zoološkog vrta, prvog morskog akvarija u tadašnjoj državi, na popunjavanju svih muzejskih zbirki, a osobito na popunjavanju zbirki kralježnjaka i beskralježnjaka Jadranskog mora.
... U novouređenoj zgradi na Marjanu, Muzej je otvoren 05. travnja 1926. godine zajedno sa Zoološkim vrtom, kao malim ornitološkim parkom i najznačajnijim primjercima domaćih i egzotičnih životinja. Zanimanje građana je bilo takvo da je već prvog dana zoološki vrt posjetilo 3.000 osoba. Zbog velikog interesa posjetitelja za ovaj sadržaj, nastavljena je izgradnja kaveza za životinje, tako da je u trenutku otvorenja zoološki vrt sadržavao četrdesetak vrsta životinja s oko stotinu jedinki. Već 1927. godine zoološki vrt broji oko 50 kaveza sa životinjama, među kojima se spominju: vukovi, lisice, kune, vjeverice, srne, sokolovi, sove ušare, paunovi i mala majmunica imena Mandina.
Od 1. svibnja 1939. do 15. kolovoza 1941. godine, Muzejom upravlja dr. Tonko Šoljan – popunjava ihtiološke zbirke, a u zoološkom vrtu mijenja sve drvene instalacije s metalnim i proširuje smještajni prostor za životinje.
... Kasniji razvoj Prirodoslovnog muzeja i zoološkog vrta bio je neravnomjeran. Drugi svjetski rat najviše je naškodio Vrtu, jer je broj životinja jako smanjen. Prema nekim izvorima rat su preživjele samo dvije životinje – aligator ( Aligator missipiensis) i smeđi medvjed (Ursus arctos). Aligator je u Vrt stigao uoči rata, 1939. godine, kao dar turista koji su jahtom došli u splitsku luku. Obzirom da je narastao te postao neprikladan za kućnog ljubimca, darovan je zoološkom vrtu. Aligator je uginuo 2004. godine kao najstarija životinja u zoološkom vrtu, a moguće i u drugim zoološkim vrtovima u Hrvatskoj.
... Od 15. kolovoza 1941. godine Muzejom upravlja dr. Otmar Karlovac, kao kontraktualni kustos, ujedno radeći kao profesor u Državnoj realnoj gimnaziji u Splitu. Sređuje stručni materijal, te ga spašava u vrijeme II svjetskog rata od propadanja. Nakon rata radi na uređenju Muzeja i determinaciji muzejskih predmeta, te ponovno postavlja muzejske zbirke.
Od 1946. do 1952. godine, Muzejom upravlja entomolog Petar Novak u svojstvu honorarnog službenika. Intenzivno popunjava i sakuplja entomološki materijal.
...Od 1952. do 1955. godine, Muzejom upravlja Ivo Jurjević. Izvršio je uređenje muzejskih prostorija i muzejskih zbirki. Ispisane su nove legende na svim zbirkama u Muzeju. Nakon što je Muzej dobio preparatora (1. kolovoza 1952. god.), hitno se pristupilo restauraciji oštećenih muzejskih preparata i zbirki. Preparirano je i determinirano 150 muzejskih predmeta, uglavnom sisavaca, ptica i riba. Uz pomoć Zoološkog muzeja u Zagrebu, izvršena je deteriminacija većeg broja sakupljenih školjaka i puževa iz Jadrana, te zbirke školjaka i puževa iz Indijskog oceana, koju je muzej dobio po završetku II svjetskog rata.
... Od 1955. do 1983. godine, Muzejom upravlja dr. Antun Cvitanić, terenskim radom popunjava, te determinira, obrađuje i inventarizira ornitološku, herpetološku i osteološku zbirku. Reorganizirao je muzejski postav, izdvojivši izložbene od znanstvenih zbirki, što je omogućeno nadogradnjom muzejske zgrade. Postavlja novi muzejski postav, te udvostručuje broj životinja i kaveza u Zoološkom vrtu.
... 1983. do 2000. godine, muzejom upravlja Vladimir Golubić, dipl. ing. bio. koji obogaćuje zbirku amonita, mineraloško-geološke, paleontološke i paleobotaničke zbirke, te obavlja terenska istraživanja na području srednje Dalmacije.
... U zgradi na Marjanu Prirodoslovni muzej je radio do 1991. godine kada je, zajedno sa zgradom terarija, zatvoren za javnost iz sigurnosnih razloga. Prvo preseljenje Muzeja, Tvrđava Gripe, uslijedilo je 1997. godine (460 m2 površine), da bi već nakon nepunu godinu dana poslije bio ponovno preseljen u privremene prostore u ulici Marina Getaldića (površine 156 m2).
Zbog ograničenog i otežanog rad Muzeja te ugrožavanja muzejske građe, tijekom 2000. godine pokrenuto je nekoliko akcija kako bi se Muzeju osigurao odgovarajući smještaj. Rezultat je Rješenje Gradskog poglavarstva Splita kojim su Muzeju dodijeljeni novi prostori (Poljana kneza Trpimira 3) ukupne površine 1.156 m2 u kojima je Muzej počeo s radom u siječnju 2002. godine.
... Od studenog 2000. god., za ravnatelja Muzeja imenovan je mr. sc. Nediljko Ževrnja. Od imenovanja za ravnatelja radi na poboljšanju uvjeta u Zoološkom vrtu te iznalaženju nove lokacije za njegov smještaj, riješio je (privremeni) prostorni smještaj Muzeja, obavio prvu reviziju muzejske građe, započeo je s osnovanjem novih zbirki (Zbirka prepariranog perja, Oološka zbirka), vrši nabavu potrebne opreme za rad i smješaj zbirki, pripremio je više muzejskih akata (između ostalog i novu reorganizaciju Muzeja), uveo je edukativnu djelatnost u muzej, tematske izložbe u muzeju i izvan muzeja te sudjelovanje na međunarodnim znanstvenim i stručnim skupovima kao dio redovne djelatnosti muzeja, zajedno s ostalim kustosima u Muzeju napravio procjenu vrijednosti pojedinih zbirki za osiguranje zbirki i inventara Muzeja, radi na očuvanju, determinaciji, obradi, inventarizaciji i uređenju muzejskih zbirki, vrši terenska istraživanja na području srednje Dalmacije, začetnik je i koautor koncepcije stalnih postava Prirodoslovnog muzeja.
... Uređen je I. kat zgrade za privremeni stalni postav Malakološke zbirke obitelji Bakotić, nakon čega je Zbirka premještna iz podruma Dioklecijanove palače u zgradu Muzeja. Prizemlje zgrade uredilo se za postavljanje tematskih izložbi. Intenzivira se popularizacija muzejske građe i prirodoslovlja javnosti, te se uz tematske izložbe uvodi edukativna djelatnost (stručna vodstva, edukativne radionice za poredškolsku djecu, učenike osnovnih i srednjih škola, stiudente, izborna nastava, stručna praksa). Za potrebe računalne inventarizacije muzejske građe izrađena je baza Natural Inventory, a poslije i računalna baza FileMaker Pro.