Природничий музей є найбільшим музеєм у місті Пловдив і другим за величиною в Болгарії. Ідея створення комплексу була затверджена міською владою в 1952. Однак кілька років знадобилося для того щоб зібрати багату колекцію і оформити виставкові приміщення.

5 вересня 1955 року була відкрита Тимчасова виставка матеріалів майбутнього природничого музею, яка мала великий успіх – її відвідали десятки тисяч жителів і гостей Пловдива.

Перша повноцінна експозиція відкрилася 8 травня 1960 року. Вона була присвячена геології, флорі і фауні Болгарії і складалася з кількох розділів: «Еволюція організмів і нежива природа», «Рослини», «Безхребетні тварини», «Хребетні – риби, земноводні, плазуни, птахи і ссавці. Ця виставка стала початком майбутнього розвитку музею. У 1970-1971 рр. відбулося розширення музейного фонду, який поповнився відділеннями геології, ботаніки, зоології безхребетних і хребетних тварин.

У 1974 році в результаті величезної науково-дослідної роботи колективу музею були реконструйовані і художньо оформлені приміщення, в яких знаходяться виставки «Геологія», «Ботаніка» та ін., з'явилися нові розділи: «Мінерали Родопского масиву», також «Їстівні та отруйні гриби», «Охоронювані природні об'єкти і рослини Пловдивського області» і т. д. З цього ж року діє масштабна експозиція «Прісноводні». У приміщенні площею 100 кв. м розташовані 44 акваріума з 32 видами декоративних риб і екзотичних рослин.

У 1985 році відбулося відкриття нових залів «Риби» та «Морське дно». В останньому можна побачити таких унікальних екзотичних представників підводного світу, як равлики, молюски, корали та морські зірки, зібрані біля берегів Анголи.

При музеї працює бібліотека, розташована в окремій будівлі. Тут зібрано велику кількість різних друкованих видань природничого характеру російською, болгарською, англійською, німецькою та іншими мовами. Сьогодні в бібліотечних фондах налічується близько 8 тисяч томів.

З 2006 року комплекс носить назву Регіонального природничого музею. Виставки музейного комплексу, в яких представлено величезну кількість зразків живої і неживої природи, будуть однаково цікаві і дорослим, і маленьким відвідувачам.