Учреждение начало свою деятельность еще в 1920-х годах как Музей местной природы имени Герцена. За почти столетнюю историю экспозиция неоднократно меняла название, но неизменными оставались ее основные функции: сбор, изучение и популяризация знаний о природе Вологодской области, а также наблюдение за изменениями фауны и флоры после создания Рыбинского водохранилища.

Сегодня Музей природы гордится богатой коллекцией минералов, горных пород и окаменелостей. Его общая площадь составляет 500 квадратных метров. Помимо выставочных залов, здесь есть небольшой зал для занятий и уроков, предназначенных для школьников и студентов. В музее действуют две постоянные выставки: «Лесные мотивы» и «Путешествие в мир ископаемых». Первая выставка посвящена природным богатствам Череповца и его окрестностей, а также развитию местной флоры и фауны.

Коллекция музея насчитывает около 30 тысяч экспонатов, которые выставляются в рамках различных экспозиций. Древние окаменелости представлены в разделе «Путешествие в мир ископаемых». Формирование фондов этой выставки началось еще в 1907 году, когда при строительстве причала на реке Ягорбе были обнаружены останки вымерших животных. В 1940-1970-е годы коллекция активно пополнялась в ходе строительства металлургического комбината. Множество костей мамонтов было найдено в близлежащих карьерах и строительных котлованах. Сотрудники музея продолжают проводить экспедиции, обогащая фонды новыми ценными материалами.

Отдельный большой раздел посвящен собранию фотографий, отражающих красоту российской природы. Здесь хранятся работы известных фотохудожников, таких как В. Н. Михайлов, М. В. Березовский и Н. Д. Шкуропадский.