En 2008, cuando el museo abrió sus puertas, se instalaron en sus salas colecciones de los fondos del Museo Geológico A. A. Shtuquenberg de la Universidad Federal de Kazán. Con el tiempo, la exposición se complementó con hallazgos de diversas expediciones.

Hoy, la exposición permanente ocupa 12 salas en dos pisos del museo. Aquí se puede entreabrir el velo de los misterios del Universo y su historia, así como conocer los recursos minerales de la República de Tatarstán. En el Museo de Historia Natural de Tatarstán se presenta una colección de minerales, hay muestras de meteoritos, así como un modelo de volcán de barro en acción. Los visitantes pueden ver la colección de los primeros organismos vivos en la Tierra, invertebrados marinos antiguos. Se exhiben caparazones de trilobites extintos y conchas de ammonites, troncos de árboles fosilizados y huellas de hojas. La representación del mundo antiguo se complementa con esqueletos de rinoceronte lanudo, dinosaurios, oso de las cavernas y otros animales.

El museo ofrece entretenimientos interactivos y exposiciones lúdicas que ayudan a asimilar la información más fácilmente. Se puede utilizar un dispositivo con balanzas espaciales para conocer su peso en diferentes planetas, observar a través de un telescopio los planetas y constelaciones, participar en excavaciones paleontológicas, alimentar a peces antiguos en un acuario prehistórico, pasear con un lagarto regordete, armar rompecabezas de dinosaurios y probar el mágico pulso de fuerza.

También se realizan en el museo espectáculos científicos y educativos, búsquedas del tesoro, talleres creativos. Se invita a los visitantes a laboratorios y salas abiertas, donde se pueden estudiar diversos objetos bajo el microscopio.