L’any 2008 tingué lloc una nova reestructuració organitzativa impulsada per l’Institut de Cultura de l’Ajuntament de Barcelona amb la integració del Jardí Botànic de Montjuïc i l’establiment d’una relació estable de treball amb l'Institut Botànic, en l’àrea de programes públics i administració. Al març de l’any 2011, amb el nom de Museu Blau fou inaugurada una quarta seu a la zona del Fòrum de les cultures de Barcelona destinada a instal·lacions destinades principalment a programes públics i als espais audiovisuals i les tècniques museístiques més modernes (exposicions, tallers, conferències, mediateca, etc.).
El Museu s’ocupa de preservar, estudiar i donar a conèixer la diversitat natural de Catalunya i del seu entorn proper, i conserva les col·leccions històriques de petrologia, mineralogia, paleontologia, invertebrats artròpodes i no-artròpodes, vertebrats i un dels herbaris més grans de Catalunya. Publica les revistes científiques —Treballs del Museu de Geologia de Barcelona, Animal Biodiversity and Conservation (que entre el 1958 i el 2000 es publicà amb el nom de Miscel·lània Zoològica), Arxius de Miscel·lània Zoològica, Monografies del Museu de Ciències Naturals (publicada amb el nom de Treballs del Museu de Zoologia entre 1979 i 1995) i Collectanea Botanica— i de divulgació La Brolla, butlletí informatiu del Jardí Botànic.