上海自然博物馆的展示以“自然•人•和谐”为主题，以“演化”为主线，从“过程”、“现象”、“机制”和“文化”入手， “演化的乐章”、“生命的画卷”、“文明的史诗”三大主题板块下设十个常设主题展区，阐述自然界中纵横交错、相辅相成的种种关系。

       “演化的乐章”将回溯自然界波澜壮阔、跌宕起伏的演化历程，引领公众了解宇宙和地球的由来以及生命演化过程中的大事件，剖析生命演化的内在机制。

       “生命的画卷”将带领公众走进多姿多彩的生命世界，让他们在领略自然界的神奇与美丽的同时，了解各种生物为了生存和繁衍而演化出基于各种关系的“智慧”。

       “文明的史诗”将带领公众回溯人类文明的兴衰历程，阐释人类文明在起源、发展、兴替过程中与自然环境的依存关系，体现文化多样性与环境多样性之间的密切关系；帮助公众认识在文明发展的不同阶段人类与自然环境之间的“冲突与和谐”，感悟认识自然、尊重自然，与自然和谐相处，是人类和人类文明可持续发展的前提。