国家自然历史博物馆位于国家广场北侧，是世界规模最大的史密森尼博物馆体系中的16座博物馆之一，1910年开馆至今收藏展品多达一亿二千万件，从原始的恐龙化石、人类起源早期文物，到世界各地的稀有动物标本、珍贵矿藏宝石，完美地留存了自然科学和人类文化的遗产。
博物馆的标志：非洲野象博物馆收藏并展出了千姿百态又极其珍贵的动物标本，布置更是用心到连动物的生活环境都真实再现，力图还原最逼真的自然生物链。其中一楼大厅正中央的非洲野象标本，是迄今为止人类发现最大的非洲野象。这个标本十分形象地还原了它在非洲草原上的原貌，被视为国家自然历史博物馆的标志。
镇馆之宝：蓝钻“希望之星”位于二层的矿藏和宝石展馆，因蓝钻“希望之星”而闻名于世，电影《泰坦尼克号》中的一闪而过却给世人留下了不可磨灭的印象。曾经重达112多克拉的钻石原石被切割成了现在重达45克拉的蓝钻，仍盘踞世界第一大钻石的皇位。
特别提示
1. 蝴蝶展厅和IMAX影院均收费，其中蝴蝶展厅每周二免费。
2. 电影《博物馆奇妙夜》曾在此取景。
3. 每个展馆均设有免费的衣物食品寄存处。
4. 馆内提供婴儿车和轮椅，个别展馆还有临时幼儿园和专供儿童玩耍的场合。
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