Het NHM was aanvankelijk een afdeling van het beroemde British Museum. Toen het huidige NHM-gebouw in 1881 werd geopend, heette het nog British Museum (Natural History) of BMNH. Het hoofd ervan bracht verslag uit aan de directeur van het British Museum. Pas in 1963 werd het NHM volledig onafhankelijk, met een eigen raad van toezicht, en pas in 1992 mocht het zijn huidige naam gebruiken.
In 1986 nam het museum het aangrenzende Geological Museum van de British Geological Survey over, dat net ten noorden van het NHM ligt. De galerijen van het museum werden volledig herbouwd en in 1996 opnieuw gelanceerd als The Earth Galleries, waarbij de tentoonstellingen in het Waterhouse gebouw herdoopt werden tot The Life Galleries. De eigen Mineralogie displays van het Natural History Museum blijven grotendeels ongewijzigd als voorbeeld van de 19de-eeuwse display deep Ls van het Waterhouse gebouw.
Het nieuw ontwikkelde Darwin Centre (genoemd naar Charles Darwin) is ontworpen als een nieuw onderkomen voor de collectie van het museum van tientallen miljoenen geconserveerde specimens, en nieuwe werkruimten voor de wetenschappelijke staf van het museum. Het is in twee fasen gebouwd, met twee nieuwe gebouwen naast het Waterhouse-gebouw, en is het belangrijkste nieuwe project in de geschiedenis van het museum.
