Il Museo di Storia Naturale dell'Accademia delle Scienze di Siena detta de' Fisiocritici prese origine con la fondazione dell'Accademia (1691). 
Il Museo si chiama di Storia Naturale perché comprende reperti provenienti dai tre principali regni della natura: animale, vegetale e minerale.
Il Museo è nato e si è sviluppato, dalla fine del Seicento, prevalentemente grazie ai doni delle collezioni di studio di molti Fisiocritici ed appassionati di scienze naturali.
Scopo delle raccolte era quello di ricercare e mostrare pubblicamente la verità dei fenomeni della natura.

I reperti si accrebbero con le raccolte di Giuseppe Baldassarri (1705-1785), medico e professore di Storia Naturale nell'Ateneo senese, nonché Soprintendente alla raccolta di Storia Naturale dell'Accademia e Presidente della medesima fino alla morte.
A queste si aggiunsero le collezioni di Biagio Bartalini (1750-1822) che gli successe nella cattedra e nella cura del Museo.
Il Museo prese consistenza nella seconda metà del XVIII secolo, arricchendosi nel tempo attraverso donazioni; raccoglie collezioni provenienti in gran parte dalla Toscana meridionale.
Intorno al 1970 il Museo è stato risistemato conservando l'esposizione ottocentesca; sono costantemente apportati miglioramenti per una maggiore fruibilità didattica.
Dal 1996 fa parte del Sistema dei Musei Senesi, oggi Fondazione Musei Senesi.