Il museo è stato inaugurato nel 1970 a seguito dell'acquisizione da parte del Comune di Ravenna della donazione Brandolini, naturalista ravennate dei primi anni del '900. L'esposizione, che dal 2003 ha sede al primo piano del cinquecentesco Palazzone di Sant'Alberto, antica osteria estense, si è formata attorno ad un nucleo iniziale costituito da una preziosa collezione ornitologica caratterizzata da avifauna in gran parte locale della provincia di Ravenna e della Romagna. Simbolo del museo è il pettirosso, il cui primo esemplare venne imbalsamato da Brandolini nel 1906. Nel corso degli anni la collezione si è arricchita di esemplari di diffusione internazionale. Oltre alle raccolte ornitologiche nel museo sono conservati altri nuclei collezionistici pervenuti tramite donazioni o acquisizioni, si possono osservare infatti raccolte entomologiche a cui si sono aggiunte raccolte di uova e nidi, collezioni di rettili, mammiferi e conchiglie anche esotiche. Sono presenti inoltre un fondo di minerali e uno etnografico, lascito di naturalisti del territorio. La sede museale è centro visite del Parco del Delta del Po, punto di partenza per escursioni guidate sul territorio.