El museo albergaba ejemplares botánicos y animales disecados, en especial aves, lo que hizo que fuera conocido como la Casa de los Pájaros (Casa dos Pássaros).

Con el casamiento del emperador Pedro I de Brasil con la archiduquesa Leopoldina de Austria, llegaron a Brasil algunos de los más importantes naturalistas del siglo XIX, como Johann Baptiste von Spix y Carl Friedrich Philipp von Martius, quienes trabajarían para el Museo.

De esta forma, el Museo Nacional se modernizó y se convirtió en el centro más importante de América del Sur en historia natural y ciencias humanas.

Siendo el emperador aún una figura muy popular al momento de ser depuesto, en 1889, los republicanos procuraron apagar los símbolos del Imperio.

[2]​ Los investigadores y sus salas y laboratorios ocupaban una parte considerable del palacio, junto con algunos edificios erigidos en el Huerto Botánico, en la Quinta da Boa Vista.