Der letzte Umbau des Museums fand in den 1970er-Jahren statt. Große Teile der Ausstellung sind unverändert. Nach wie vor bieten zahlreiche Vitrinen einen faszinierenden Blick auf lokaltypische Lebensräume. Solche Vitrinen, in denen Ausschnitte aus der Natur bis ins kleinste Detail nachgestellt werden, nennt man Diorama. Sie bieten den Besucher*innen lehrreiche Einblicke in die Natur der Region Düsseldorf, die sie sonst nie sehen würden.
Außerdem sind im Museum noch Teile der Vogelsammlung von Dr. Peter Frey ausgestellt. Der Leverkusener Zahnarzt hat selbständig über 1.074 Vögel gesammelt, lebensecht ausgestopft und in 450 Schaukästen mit einer naturalistischen Hintergrundmalerei – Mini- bzw. Einzeldioramen – installiert. Dabei hat er Szenerien von bleibendem Wert geschaffen. Zur technischen Ausstattung des Museums gehört eine einmalige Vogeluhr, welche die im Tagesverlauf singenden Vögel des Schlossparks erklingen lässt.
Im Obergeschoss des Naturkundemuseums ist die Dauerausstellung „Wie Menschen Tiere sehen. Die Tierskulpturen Josef Pallenbergs" zu sehen. Die Ausstellung zeigt Tierplastiken des international renommierten Tierbildhauers Josef Pallenberg (1882-1946). Diese thematisieren auf einzigartige Weise das Spannungsverhältnis von künstlerischer und zoologischer Intention, die Grenzen zwischen Natur und Kunst und offenbaren ein einzigartiges Tier-Mensch-Verhältnis.
