A história do Museu Nacional de Natureza e Ciência começa antes mesmo de o Parque Ueno entrar em cena. Em 1872, um museu foi estabelecido dentro de Yushima Seido, o antigo complexo de santuários confucianos em Tóquio. A instituição considera 1877 como sua fundação oficial, ano em que foi criado um Museu de Educação. Isso o torna um dos museus mais antigos do Japão. O caminho seguinte não foi retilíneo. A coleção passou para a Escola Normal Superior, e por um tempo as atividades do museu desaceleraram. Depois, na era Taisho, cresceu o entusiasmo por um museu de ciência adequado. Em 1930, um novo edifício surgiu no Parque Ueno, aquele que hoje chamamos de Galeria do Japão. No ano seguinte, a instituição recebeu o nome de Museu de Ciência de Tóquio e passou a ser uma instalação da Prefeitura de Tóquio. Em 1949, passou para as mãos do governo nacional, e nasceu o nome que você vê hoje. Depois, continuou crescendo. Em 1962, incorporou o Instituto de Estudos da Natureza, no distrito de Minato, e, em 1971, absorveu o Instituto de Ciência de Recursos. Mais tarde, à medida que a cidade de pesquisa de Tsukuba se desenvolvia, o Jardim Botânico de Tsukuba se juntou como instalação anexa. Essas peças deram ao museu, aproximadamente, a estrutura que ele tem hoje.