博物馆主厅采用全情景格式,将天目山各种珍贵的动植物模式标本融于模拟实景当中。逼真的植物造型,活灵活现的动物表情,给人以如临其境、栩栩如生的感觉。展厅的侧厅、附厅的内容也以情景、陈列并举的形式,各种模本按隶属科类的顺序展现出来。
天目山地处中亚热带北缘,区内地质古老、气候温和、生物资源丰富,被誉为“物种基因库”、“世界级的昆虫模式标本产地”。天目山保护区内拥有高等植物2160种、脊椎动物341种,其中被列为国家保护的动物有39种。
天目山保护区早在1988年就建立了科技馆,收藏天目山脊椎动物标本126件,其中有国家一级保护动物云豹、金钱豹、黑麂、白颈长尾雉等;国家二级保护动物有猕猴、穿山甲、小灵猫、赤腹鹰、红角枭、白鹇等;国家三级以上保护的植物标本有280种。这次在原科技馆基础上升级改造后的浙江省自然博物馆天目山分馆,把近20年来新增收藏的各种标本和以前珍藏的标本全部陈列展示出来,包括天目山土壤、矿石、华严洞出土的古动物化石等标本。
天目山分馆的新建旨在普及科普知识,让更多的人了解天目山。这里每天有专业讲解员为参观者讲解。同时,结合天目山举办的森林奥运会,讲解员和导游带领参观者参与天目山新大树王评选、森林大考场等科普活动。