世界厅、恐龙大观厅、古哺乳物厅、动物生态厅、世界昆虫厅、海洋贝类厅、海洋世界厅、热带植物温室厅等多个特色展厅。马场道时期，馆藏生物标本38万件，包括超过1300件一、二级珍品，模式标本1400多件。在此时期，博物馆成为第一批国家一级博物馆，并先后获得国家文物局指导的“全国博物馆十大陈列展览精品”、“全国文物系统先进集体”等市级、国家级先进荣誉称号称号。2013年5月2日，马场道天津自然博物馆闭馆。
文化中心时期.2013年，天津自然博物馆搬迁至天津文化中心的原天津博物馆所在建筑中。