A múzeumnak több mint 50 ezres gyűjteménye van, ebből 264-et a legmagasabb állami kategóriába soroltak. Ezek között vannak világritkaságnak számító bálnaleletek, kínai folyamidelfin (Lipotes vexillifer), arany piszeorrú majom, hangyászsün, kacsacsőrű emlős, paradicsommadár, kolibrik és a legkorábbi időkből származó állati fosszíliák.
A múzeumban a tengerbiológiát, a geológiát és ásványokat, az élet eredetét, állatokat és növényeket mutatnak be. Az öt nagyobb kiállítási csarnokban 4853 múzeumi példány látható.
A Daliani Természettudományi Múzeum gyakran folytat tudományos csereprogramokat más országokkal. 1984. szeptemberben a japán Kitakjúsú város és a Daliani Természettudományi Múzeum közösen rendezte meg a világ rovarait bemutató kiállítást. 1986. augusztusban a daliani múzeum két japán városban, Kitakjúsúban és Vuhóban az északkelet-kínai madarakat mutatta be.
1998-ban készült el a Daliani Természettudományi Múzeum új épülete, ami a festői Heishijiao tengerpart és a Xinghai park szomszédságában 15 ezer négyzetméteren terül el.