Μακρά επιστημονική προεργασία, έρευνα και συλλογή χρειάστηκαν σε έλληνες και ξένους επιστήμονες, καλλιτέχνες και ειδικούς μουσειολόγους ώστε ένα τμήμα της δραστηριότητας τους στο κοινό, εκπληρώνοντας έτσι την αποστολή του μουσείου ως επιστημονικού και εκπαιδευτικού κέντρου. Οι πρώτοι εκθεσιακοί χώροι του Μουσείου, αυτοί της βιολογίας των φυτών, είχε σχεδιάσει για λογαριασμό του Μ.Γ.Φ.Ι. το Βρετανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας. Σύντομα όμως το Μουσείο προχώρησε στο δικό του αρχιτεκτονικό και μουσειολογικό σχεδιασμό των ζωολογικών και γεωλογικών του χώρων με επικεφαλής τον καλλιτεχνικό του διευθυντή Πέτρο Ζαμπέλη. Η μουσειολογική αντίληψη, η αισθητική των χώρων, ο πλούτος και η ποιότητα των εκθεμάτων ήταν για τα δεδομένα της εποχής αλλά παραμένουν και σήμερα επικοινωνιακά άρτια .