Природњачки музеј своје поставке организује у Галерији на Малом Калемегдану. Иако просторно мала и функционално неподесна за сталну и комплексну природњачку поставку, у њој се постављају атрактивне изложбе на којима се на занимљив начин приказују различите теме из историје природе.

Зграда Галерије има богату историју. Она се први пут помиње на једном турском плану из средине XIX века, где је била означена као Караула и служила је за смештај страже која је чувала главни прилаз тврђави из правца Стамбол капије. Као израз времена у коме је саграђена, зграда има одлике турске архитектуре, али представља и прелаз од балканско-турског ка европском градитељству. Од 1957. до 1973. године у згради се налазио Музеј шумарства и лова који је затим, као посебна организациона јединица, припојен Природњачком музеју. Изложбену поставку су претежно чинили ловачки трофеји Елима Демидова – грофа од Сан Доната, рођак Кнеза Павла Карађорђевића, као и мала изложба под називом НАШЕ ШУМЕ. Недостатак одговарајућег простора у зградама на Врачару, принудио је Природњачки музеј да 1993. године своју изложбену делатност пресели на Калемегдан. Предмети са сталне поставке на Калемегдану пренети су у депое Музеја, а замениле су их многобројне изложбе са природњачком тематиком.

После реновирања и адаптирања зграде (1992-1994), као најава прославе 100 година од оснивања Природњачког музеја (1895-1995), Галерија је званично отворена 19. децембра 1994. године изложбом „Из ризница Природњачког музеја“. Од тада до данас у Галерији је одржано око 60 природњачких изложби. Поред изложби, у Галерији се одржавају предавања, промоције, креативне радионице, трибине и семинари. Организују се и програми везани за обележавање међународних манифестација и важних датума, као што су Музеји за 10, Дани европске баштине, Дан биодиверзитета, Дан планете Земље, Дан Рамсарске конвенције, Међународна ноћ слепих мишева, Међународни дан особа са инвалидитетом. Један од прилаза Галерији је прилагођен особама са посебним потребама. У Галерији се налази и БАЗАР ПРИРОДЕ који нуди сувенире израђене од природних материјала или са природњачким мотивима. Посебну изложбену целину у оквиру Галерије чини Зелени салон, мали простор предвиђен за представљање пратећих садржаја изложби или независних мини изложби.