自然展馆通过37亿年的标本与历史对话、与自然和科学对话，以“地球演化”“生物进化”“生态文明”为三大主线，展现自然发展史，讲述人与自然的故事。设有地质万象、古生物长廊、昆虫王国、神奇秦岭、珍惜世界动物、煤海之光和生命之光七个常设展厅，主要展示陈列了5000余件标本模型，有岩石鼻祖紫苏斜长麻粒岩等矿物标本，有鱼龙、翼龙、马门溪龙、似银杏、新芦木等珍贵的远古化石，有秦岭大熊猫、金丝猴、羚牛、朱鹮、珙桐、独叶草等珍稀动植物标本，呈现出一幅绚丽多姿的地球生命物种演化图

自然展馆

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      肯尼斯·贝林展馆：肯尼斯·贝林展馆位于陕西自然博物馆北侧的球体建筑内，展馆以“星球·自然·共生”为主题，以“与动物同行”为展示主线，以世界野生动物标本为基础，辅以沉浸式展示方法，分为多彩亚欧、野性非洲、雄浑美洲、奇异北极、神秘澳洲、生存法则、江海律动、穹幕影院、勇敢者通道、互动体验等10个展示体验区，共展出七百余件世界珍稀野生动物标本。

贝林自然博物馆

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       目前我国西北地区最早、规模最大的数字穹幕影院，半球形的银幕直径18米，倾角30度，可容纳177人，影院采用目前国际上先进的数字播放系统，8台激光投影仪同时工作，4K高清观影效果，形成浑然一体的全景画面。全年轮播各类天文、太空探索和自然类科普影片。观影时沉浸其中，视觉宽阔，具有很强的冲击力。

穹幕影院

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      位于东广场“天宫二号”空间实验室模型前舱，内设12个座位，影院融视觉、听觉和动感于一体，观众完全融入立体场景之中，感受前所未有的震撼和新奇之旅。