L'histoire du travail d'éducation sur l'étude de la nature de la région de Kostroma est étroitement liée au développement général de l'industrie et de la vie publique au début du XXe siècle. En particulier, lors de l'exposition agricole, artisanale et industrielle de la province, dédiée au 300e anniversaire de la dynastie Romanov, une exposition présentant les richesses naturelles de la région a été présentée. Une contribution significative à la création des futures collections a été apportée par les membres de la Société scientifique de Kostroma pour l'étude de la région, fondée en 1912. La société avait des stations biologiques, géophysiques et ethnologiques, un laboratoire géologique et publiait activement les résultats de ses recherches, créant un réseau de cellules de district et de commune. Après la Révolution d'Octobre de 1917, la société a transféré ses collections au musée régional, créé sur la base du musée Romanov.

En 1926, le musée s'est enrichi d'une collection unique, léguée par l'entomologiste amateur Ivan Mikhailovich Rubin, qui était un membre actif de la société et ancien membre du tribunal de district de Kostroma. La collection de Rubin, comprenant plus de quatre mille espèces d'insectes provenant de différentes parties du monde, possède une valeur éducative et informative significative. En 1958, lors de la création du musée d'histoire et d'architecture de Kostroma dans les murs de l'ancien monastère de la Sainte-Trinité d'Ipatyev, un département de la nature a été fondé. Sa création est liée aux noms de la première directrice du musée, Maria Mikhailovna Orekhova, et du taxidermiste Vladimir Andreyevich Tyak. La création des expositions muséales a impliqué des artistes locaux et des chasseurs, tels que Boris Ivanovich Myasnikov et Albert Ivanovich Yeryomin. Le principe dioramique a été utilisé pour la décoration des salles. Au début des années 1960, un incendie a détruit les meilleures dioramas du musée, tels que « L'attaque des loups sur un élan » et « La chouette des neiges ». En 1964 et 1965, ils ont été restaurés. L'exposition « Monde végétal et animal » a été organisée selon les saisons. En 1965, le département de la nature rénové est devenu le plus populaire du musée-réserve. En 1966, la célèbre collection entomologique d'I. M. Rubin a été présentée. En 1969, une exposition sur « L'origine de l'homme » a été créée, et en 1970, une exposition sur le thème « Géologie de la région » et une exposition sur « L'apparition de la vie sur Terre ». En 1972, la création des expositions sur les thèmes « Caractéristiques géographiques, eaux, sols, minéraux de la région de Kostroma » a été achevée. En 2001, en raison du transfert des bâtiments de la Nouvelle ville du monastère d'Ipatyev à l'Église orthodoxe russe de Kostroma, le département de la nature a été transformé en musée autonome de la nature de la région de Kostroma et déplacé dans un bâtiment séparé sur la rue Molokhnaya Gora. L'exposition a été perturbée et de nombreux dioramas ont été détruits. La première exposition dans le nouveau bâtiment a été « La collection entomologique d'I.M. Rubin ». En 2002, l'exposition « Trophées de chasse » a été ouverte, suivie de l'exposition « Oiseaux et animaux de la région de Kostroma ». La restauration de la salle « Hiver » a commencé avec le diorama « Chasse des lynx », et l'exposition « L'attaque des loups sur un élan » n'a été restaurée qu'en 2009. En 2006, la restauration de la salle « Printemps » et la création de la salle commémorative de V.A. Tyak étaient en cours. En 2013, de nouveaux dioramas, tels que « Étang printanier » et « Oiseaux migrateurs », sont apparus dans la salle « Printemps ». En 2014, l'exposition « Insectarium » a été ouverte.