水生生物博物馆的前身是1930年成立于南京的中央研究院自然历史博物馆。1934年自然历史博物馆更名为中央研究院动植物研究所。抗战期间，动植物研究所先后迁至湖南南岳、广西阳朔，最后转移到重庆北碚。抗战胜利以后，该研究所迁到上海。1950年，该研究所在上海改组为中国科学院水生生物研究所。1954年，迁至武汉，原标本室发展为淡水鱼类标本馆。2005年，以淡水鱼类标本馆为主体，整合其他标本收藏构成了水生生物博物馆。 

  目前，水生生物博物馆有库房1500平方米，收藏有40万号标本，包括我国淡水鱼类标本1000余种，30余万号；鱼类模式标本260种；产自国外34个国家和地区的鱼类标本600余种；藻类标本2万多号；以及部分水生无脊椎动物标本。本博物馆的鱼类收藏中，最具特色的是鲤形目和鲤科的标本最为完整，反映了东亚鱼类区系的特点，具有广泛的国际影响力。由于独具特色的收藏和高水平的研究，本博物馆已成为亚洲淡水鱼类多样性研究的中心。

  水生生物博物馆展厅面积1000平方米，展示有白鲟、白鱀豚等灭绝物种；中华鲟、扬子鳄、长江江豚、胭脂鱼等国家重点保护野生动物；被誉为活化石的矛尾鱼标本；此外还设置了一些主题展示，包括馆藏特色标本展示、动物进化展示、长江中下游湿地模型展示、高原湖泊鱼类展示、洞穴鱼类展示、长江鱼类展示、长江珍稀特有鱼类展示、模式标本展示、四大家鱼展示、常见水生经济生物展示、最新研究成果展示、照片墙展示等等。

  水生生物博物馆也肩负有科普教育的重任，设有科普课堂，不定期讲座，网上博物馆，博物馆还开通了展厅现场WiFi和网站，开发了手机APP，并推出了微信公众号和展品二维码。现场通过扫码，可进一步了解展品信息。