La historia del trabajo educativo sobre el estudio de la naturaleza de la región de Kostroma está estrechamente entrelazada con el desarrollo general de la industria y la vida pública a principios del siglo XX. En particular, en la exposición agrícola, artesanal e industrial de la gobernación, dedicada al 300 aniversario de la dinastía Romanov, se presentó una exposición que demostraba las riquezas naturales de la región. Los miembros de la Sociedad Científica de Kostroma, fundada en 1912, hicieron una contribución significativa a la creación de futuras colecciones. La sociedad contaba con estaciones biológicas, geofísicas y etnológicas, un laboratorio geológico y publicaba activamente los resultados de sus investigaciones, creando una red de células distritales y de volost. Después de la Revolución de Octubre de 1917, la sociedad transfirió sus colecciones al museo local, creado sobre la base del Museo Romanov.

En 1926, el museo se enriqueció con una colección única, legada por el entomólogo aficionado Iván Mijáilovich Rubinski, quien fue un miembro activo de la sociedad y exmiembro del tribunal de distrito de Kostroma. La colección de Rubinski, que cuenta con más de cuatro mil especies de insectos de diferentes partes del mundo, posee un gran valor educativo y cognitivo. En 1958, al crearse el Museo-Reserva Estatal de Historia y Arquitectura de Kostroma en las instalaciones del antiguo Monasterio de la Santísima Trinidad de Ipatiev, se fundó el departamento de naturaleza. Su creación está asociada con los nombres de la primera directora del museo, María Mijáilovna Orejova, y el taxidermista Vladímir Andreyevich Tyak. En la creación de las exposiciones del museo participaron artistas locales y cazadores, como Borís Ivánovich Miasnikov y Albert Ivánovich Yeryomin. En la decoración de las salas se utilizó el principio de diorama. A principios de la década de 1960, un incendio destruyó los mejores dioramas del museo, como "El ataque de lobos a un alce" y "El búho nival". En 1964 y 1965 fueron restaurados. La exposición "Mundo vegetal y animal" se organizó según las estaciones del año. En 1965, el renovado departamento de naturaleza se convirtió en el más popular del museo-reserva. En 1966 se preparó para su exhibición la famosa colección entomológica de I. M. Rubinski. En 1969 se creó la exposición "El origen del hombre", y en 1970, la exposición sobre el tema "Geología de la región" y la exposición "El origen de la vida en la Tierra". En 1972 se completó la creación de exposiciones sobre los temas "Características geográficas, aguas, suelos, recursos minerales de la región de Kostroma". En 2001, debido a la transferencia de los edificios de la Nueva Ciudad del Monasterio de Ipatiev a la diócesis de Kostroma de la Iglesia Ortodoxa Rusa, el departamento de naturaleza se transformó en un museo independiente de la naturaleza de la región de Kostroma y se trasladó a un edificio separado en la calle Molóchnaya Gora. La exposición fue interrumpida y muchos dioramas fueron destruidos. La primera exposición en el nuevo edificio fue la "Colección entomológica de I.M. Rubinski". En 2002 se inauguró la exposición "Trofeos de caza", y luego se montó la exposición "Aves y animales de la región de Kostroma". La restauración de la sala "Invierno" comenzó con el diorama "Caza de linces", y la exposición "El ataque de lobos a un alce" solo se restauró en 2009. En 2006 se llevó a cabo la restauración de la sala "Primavera" y la creación de la sala conmemorativa de V.A. Tyak. En 2013, en la sala "Primavera" aparecieron nuevos dioramas, como "Cuerpo de agua primaveral" y "Aves migratorias". En 2014 se inauguró la exposición "Insectario".