En 1626, Louis XIII décide de moderniser l’enseignement de la médecine à Paris. Pour cela, il achète un terrain pour les cultures des plantes médicinales, ainsi que des bâtisses pour l’enseignement et pour un Cabinet des drogues et de "toutes choses rares en la nature".
 


Le Jardin Royal des Plantes médicinales ouvre en 1640. En 1718, il perd sa fonction strictement médicale et devient le Jardin du Roi. En 1729, le Cabinet prend le nom de Cabinet d’Histoire naturelle et les collections qu’il contient, sont à l’origine des collections du Muséum.

Sous l’impulsion de Buffon qui dirige l’établissement de 1739 à 1788, le jardin devient un établissement scientifique sans égal en Europe. L’ambition est de connaître toujours plus les "productions de la nature" et de rechercher des normes de classification. Grâce aux dons, achats, échanges et campagnes de collecte réalisées à travers le monde par les voyageurs naturalistes, les collections du Jardin du Roi deviennent les plus riches d’Europe et imposent des réaménagements et agrandissements du Cabinet. Leur présentation suit un découpage en trois règnes – animal, végétal minéral.

Le 17 juin 1793, le Décret de la Convention crée le Muséum d’histoire naturelle et consacre une "République des professeurs" avec douze chaires professorales.

Avec l’augmentation du nombre de spécimens, l’amélioration des techniques de conservation et l’ouverture au public, le problème de stockage devient de plus en plus crucial. Des discussions houleuses sur l’organisation du Cabinet aboutissent à quelques déménagements : celui des collections d’anatomie comparée et de paléontologie dans un bâtiment temporaire et celui des collections de Minéralogie dans la toute première galerie construite en France en 1840 pour devenir un musée. Le cabinet d’histoire naturelle n’abrite alors plus que les collections de zoologie.  Mais malgré les extensions et déménagements, le cabinet ne peut plus accueillir la totalité des collections de zoologie : la construction d’une nouvelle galerie de zoologie est décidée en 1877.