武夷山自然博物馆位于武夷山自然保护区三港，1987年由国家林业部和福建省林业厅共同投资兴建，建筑面积1673平方米。1990年2月，开始馆内的展出设计和施工，同年12月18日正式开馆展出，陈列展出面积1300平方米。

武夷山自然博物馆以"浓缩、再现武夷山自然保护区的自然面貌"为目标，以"森林生态系统"为轴线，采用卫星图象、浮雕、立体全景画等表现手法，分3个展厅展出。第一厅为自然环境厅，采用卫星图象、浮雕、彩色灯光照片、实物标本等与图表相结合，展示了武夷山保护区的历史演变和地质、地貌、水文、气象、植被等概况。第二厅为生态景观厅，采用全景画和立体表现手法，浓缩再现了武夷山保护区典型的中亚热带森林生态系统的生态景观，选择植物垂直带谱明显的武夷第一峰---黄岗山为模本，配以鸟声和虫鸣、蝉声等，表现武夷山保护区春、夏、秋、冬的不同景致，使人达到"身临其境"的感觉。第三厅为物种宝库厅，本厅打破以往动植物标本陈列的老套，配之以抽象的架板，突出动植物标本的数量、质量和姿态，以高质量的琥珀标本展示。

1994年7月，在保护区15周年区庆期间，又增设了一个成果厅，展示了武夷山保护区成立15年来所取得的成就。1998年12月，申报"世遗"整治工作期间，又增设植物厅。植物厅展示了武夷山保护区的珍稀植物种类。

武夷山自然博物馆是武夷山自然保护区的重要窗口，1994年5月，被南平市政府定为爱国主义教育基地。1990年12月18日开馆至2000年12月31日，武夷山自然博物馆共接待游客159048人次，其中副部级以上领导62人次。乔石、宋平、姜春云、丁关根、曾庆红、杨成武等领导还为武夷山自然博物馆题词留念。