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.
El Museo Nacional ofrecía cursos de posgrado ligados a la UFRJ en las siguientes áreas: antropología y sociología, botánica, geología, paleontología y zoología.