Il Museo è indubbiamente il più importante e completo museo scientifico-naturalistico della Romagna e si trova in un edificio moderno, il centro "Domenico Malmerendi", appositamente realizzato all'interno di un'area verde allestita a giardino botanico.
Il museo ospita interessanti raccolte naturalistiche: le collezioni ornitologica ed entomologica Malmerendi, minerali, fossili e reperti speleologici del Gruppo Speleologico Faentino e importanti resti paleontologici scoperti nel territorio faentino. Tra questi va segnalato il cranio di elefante (Mammuthus meridionalis) rinvenuto insieme a resti di bisonte, rinoceronte e ippopotamo nelle "Sabbie Gialle" di Oriolo di Faenza e i reperti ossei scavati nei "Gessi" di Brisighella.
Il giardino botanico annesso al Museo Civico di Scienze Naturali di Faenza fu avviato agli inizi degli anni '80; attualmente alla sua gestione collabora l'Associazione Culturale Pangea che, nel corso degli ultimi anni, ha incrementato notevolmente il numero delle specie presenti. Il giardino, la "sezione vivente del Museo", ospita circa 170 specie arboree e arbustive (il numero è in aumento) tra le quali si annovera la quasi totalità delle piante spontanee appartenenti alla flora locale. I dati identificativi di ogni pianta sono riportati su cartellini segnaletici di diverso colore: il colore verde indica specie appartenenti alla flora romagnola, il bianco specie presenti in altre aree italiane, il nero contraddistingue specie esotiche o, in ogni caso, estranee alla flora autoctona. Le essenze di più recente immissione sono state piantumate cercando di fornire esempi di associazioni naturali riscontrabili localmente oppure legate ad ambienti particolari, per condizioni del substrato o per contesto microclimatico.