Екскурсія по парку Уено обов'язково приведе гостей японської столиці в Національний музей природи і науки, розташований в північно-східній частині парку. Його експозиція налічує більше 14 тисяч експонатів і розповідає про походження світу в цілому і Японського архіпелагу зокрема, а також про ті зміни, які відбулися в їх історії з моменту виникнення і до наших днів.

Музей було відкрито у 1871 році і з тих пір змінив кілька назв – він був і музеєм Міністерства освіти і Токійським музеєм, поки в 2007 році не придбав своє нинішнє найменування. В кінці ХХ і початку нинішнього століття музей пережив модернізацію. Його головне будівлю було оголошено культурною спадщиною нації, в ньому тепер розташовується Японська галерея, тут також розташований 3D-кінотеатр «Театр 360». У новому приміщенні музею відкрита Глобальна галерея. Перед входом у музей встановлена фігура синього кита в натуральну величину.

Шість поверхів Глобальної галереї розповідають про еволюцію життя на землі, законах природи, походження динозаврів і видовому розмаїтті. Окремі розділи присвячені розвитку науки і технологій і представникам тваринного світу. В саду, розташованому на даху галереї, ростуть близько 160 видів лікарських та пряних трав, і знаходяться сонцезахисні парасольки, які розкриваються при наближенні людини до них. У галереї відвідувачі можуть самі провести фізичний досвід або потрапити в інтерактивний ліс.

Японська галерея знаходиться в колишньому головному будинку, побудованому в 1930 році. Тут показано, яким був Японський архіпелаг у часи Льодовикового періоду, можна розглянути колекції мінералів, метеоритів, стародавніх копалин, познайомитися з тваринами, що населяють острови архіпелагу, дізнатися, якими були сільгоспзнаряддя. Окремий розділ присвячено ролі рису в житті Японії.

3D-кінотеатр «Театр 360», який знаходиться в цьому ж будинку, був переданий музею після закінчення міжнародної виставки «Експо-2005», де його вперше представили відвідувачам павільйону Японії. Це сферичний безшовний екран з діаметром 12, 8 метра. Такий розмір був обраний не випадково: ця цифра – приблизно одна мільйонна частина діаметра нашої планети. Цифра 360 в назві кінотеатру означає кут огляду. Глядачі в цьому кінотеатрі знаходяться в центрі сфери, а на її купол проектуються фільми про походження Всесвіту, динозаврів та материках. Чотири з них були створені співробітниками музею.