Se trata de un edificio exento construido por tres cuerpos rectangulares, siendo el central más corto que los dos laterales.

El tímpano está decorado con un relieve donde se puede apreciar el escudo de Barcelona en el centro con distintos elementos vegetales.

En los dos lados del pórtico se encuentran dos lápidas adosadas que conmemoran la inauguración del museo y dos esculturas de Eduard B. Alentorn dedicadas a los naturalistas Jaume Salvador Pedrol y Félix de Azara.

Entre las dos pilastras se abren unas ventanas rectangulares con un dintel aguantado por pilares con el capitel decorado con un relieve geométrico.

El Museo Martorell pasó a ser la sede histórica del Museo de Ciencias Naturales de Barcelona y actualmente se encuentra temporalmente cerrado a causa de que se está trabajando en una nueva exposición permanente que se llamará "Una historia no tan natural: Los públicos y las ciencias naturales, de los gabinetes a los museos".

[8]​ El museo se creó gracias al legado de Francesc Martorell i Peña (1822-1878),[9]​ con una consistente colección de ciencias naturales y arqueología y sus recursos económicos para construir el museo.

[9]​ El primer director del museo fue el entomólogo Manuel Martorell Peña, que murió en 1890 y fue substituido por Artur Bofill Poch.

A partir de ese momento realizó nombrosas actividades relacionadas con la mineralogía, la paleontología, la petrologia y la geología en general.

Ahora este Museo se centra en ofrecer exposiciones temporales científicas sobre temáticas con fuerte impacto social relacionadas tanto con la crisis climática y la biodiversidad, como con la exploración de las fronteras actuales del conocimiento.

Se presentan seis escenas naturalizadas de animales mediterráneos y africanos que recrean comportamientos naturales.