El museo lleva el nombre del famoso naturalista francés Alcide d’Orbigny, quien en 1826 comenzó un viaje de exploración de América Meridional que incluyó Bolivia y duró 8 años. La publicación de los resultados de este viaje es una monumental obra de 9 tomos y miles de ilustraciones, que constituye una referencia muy importante para la región en las áreas de botánica, zoología y antropología.

Las salas de exhibición permanente en el Museo están abiertas a todo público durante todo el año. En ellas se exhiben muestras bolivianas representativas de minerales, fósiles y animales. La sala de zoología incluye taxidermias de aves, mamíferos, reptiles y una sección especial que incluye terrarios con ranas vivas.

El Museo también organiza exhibiciones temporales sobre temas diversos, pero específicos. Para ello, el Museo se modifica para mostrar la información y se organizan actividades fuera de los horarios normales. La cantidad de exhibiciones temporales varían por año y por lo general duran un mes.

Las colecciones científicas del museo cuentan con importantes muestras de referencia geológicas, paleontológicas y biológicas, no solo a nivel nacional pero también a nivel de América del Sur y el mundo. En ellas están incluidas holotipos y paratipos de fósiles y vertebrados actuales.