El 24 de octubre de 1964 se inauguró el Museo de Historia Natural, obra del arquitecto Leónides Guadarrama en la Segunda Sección del Bosque de Chapultepec vecino al panteón Dolores. La mayor parte de las colecciones científicas del antiguo Museo Nacional de Historia Natural se fueron a la Universidad Nacional Autónoma de México. La museografía fue responsabilidad de expertos de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional, dirigidos por el Mtro. Dionisio Peláez. La adaptación del guion museográfico la hizo el arquitecto Ernesto Valdez con estudiantes de artes plásticas de la Academia de San Carlos y de la Escuela de la Esmeralda del Instituto Nacional de Bellas Artes.
Directores del Museo
En 1999, la administración del museo se transfirió a la Secretaría del Medio Ambiente del Gobierno del Distrito Federal encabezado por Cuauhtémoc Cárdenas (1997-1999). El presidente de la república era Ernesto Zedillo (1994-2000).
Seguramente el ícono del museo es el gran dinosaurio Diplodocus carnegii de alrededor de 27 metros de longitud y 4 metros de altura, con un gran cuello y una larga cola. Este gran invitado llegó al Museo del Chopo en el año de 1931, traído por el zoólogo y paleontólogo americano William Jacob Holland (1848-1932). Como director de los museos Carnegie de su amigo el millonario filántropo americano y escocés Andrew Carnegie, William se ocupó de armar varios dinosaurios que fueron donados a distintos museos en Europa y América. Este dinosaurio fue común en Norte América. Su llegada a México fue gracias a la iniciativa del naturalista Alfonso L. Herrera.
El Museo de Historia Natural alberga a la Colección Nacional de Insectos Dr. Alfredo Barrera Marín" con alrededor de 60,000 ejemplares, curados por la Entomóloga María Eugenia Díaz Batres, quien inició su trabajo en el museo desde 1967 y ha estado a cargo de la colección por más de 50 años. En 2012 a la Sala de Entomología del museo se le dio su nombre.