พิพิธภัณฑ์แห่งนี้ตั้งอยู่ฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือของสวนอุเอโนะ กรุงโตเกียว และเปิดตั้งแต่เมื่อปี 1871 พิพิธภัณฑ์แห่งนี้ก่อนจะมีชื่อ พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ได้เปลี่ยนชื่อมาหลายชื่อ ก่อนจะมาเป็นชื่อนี้เมื่อปี 2007

พิพิธภัณฑ์นี้ได้ตั้งขึ้นเพื่อเป็นแหล่งศึกษาหาความรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ตั้งแต่จุดกำเนิดของโลกมนุษย์ ไปจนถึงเทคโนโลยีใหม่ๆ ในอนาคตที่ไม่ไกลเกินเอื้อม