Burdur kent merkezinde Zafer Mahallesi’nın sınırları içinde, Ulus Caddesi’nde yer alan bir doğa tarihi müzesidir. Ankara’daki Maden Teknik Arama Doğa Tarihi Müzesi’nden sonra Türkiye’nin ikinci doğa tarihi müzesi olma özelliğine sahiptir. Müze, XIX. yüzyılın ilk yarısında inşa edilmiş olan Metamorfosis Kilisesinin (Rum Ordotoks Kilisesi) restore edilmesiyle oluşturuldu. 1914 yılında yaşanan deprem nedeniyle Müze binası zarar gördü ve yeniden elden geçirilerek onarıldı.

Müze binasının tapusunun özel mülkiyette olduğu dönemlerde bina, sinema olarak hizmet vermiş ve batı cephesine ek alanlar inşa edilmiştir. Sinema işlevinin dışında bina, inşaat malzemeleri deposu ve mesken olarak da kullanılmıştır. Bina, zaman içerisinde mimari özelliğini kaybetmeye başlamış ve binanın iç ve dış yapısı bakımsızlıktan yer yer yıkılarak harabeye dönüşmüştür. 2000 yılında Kültür ve Turizm Bakanlığı tarafından özel mülkiyetten satın alınarak kamulaştırıldı. Harabeye dönmüş olan binanın restorasyon çalışmaları başladı. Önce çatısı aslına uygun olarak yenilendi, daha sonra kapsamlı bir proje geliştirilerek binaya güçlendirme ve restorasyon çalışmaları yapıldı. Kilise olarak inşa edilen yüksek tavanlı bu binanın doğa tarihi müzesi olarak tasarımı yapılırken, bina içi mekanlar; üst katta idari birimler, alt katta danışma, vitrinler, açık alanlar, canlandırma, çocuk eğitim alanı, kiosk, video gösterimi ve interaktif sunum gibi etkinliklerin yapılabileceği alanlar olarak planlandı. Sergilemede binanın duvarları ile temas kurulmadı, fakat sağ ve soldaki iki nişte Burdur Gölü Havzasının sulak alan habitatları ve ormanlık alan habitatlarının gerçek ve yapay hayvanlar eşliğinde canlandırmasına yer verildi. Kültür ve Turizm Bakanlığı tarafından kamulaştırılan kilise binası, yapılan restorasyon çalışmalarının ardından Burdur Doğa Tarihi Müzesi ismiyle Burdur Müzesi Müdürlüğüne bağlı bir birim olarak 2016 yılında ziyarete açıldı.

Müzenin doğu ve batı cepheleri, dar cepheleri oluşturmakta ve bu cephelerde bağdadi tekniği ile inşa edilmiş üç nefli kemerli bir tavan bulunmaktadır. Doğu cephesinde, ortasında büyük yanlarda birbirinin aynı iki küçük yarım oval üç apsis vardır. İç kısmı altılı iki sıra ağaç sütun dizisi ile üç nefe bölündü. Orta nef ise daha geniştir. Altışar adet ve iki sıra sıva ile kaplı sütunların kaideleri silindirik yivli taşlardan yapıldı. Ahşap olan çatısının, alaturka kiremitlerle örtülü olduğu bilinmekte, binanın iç mekan yapısı ahşap sütunlu ve ahşap yapı tekniğiyle inşa edilmiş iyi örnekler arasında gösterilmektedir.

Burdur Doğa Tarihi Müzesi'nin, giriş kapısına göre ziyaretçiyi yönlendiren gezi yolu, sağ taraftan başlamakta ve burada, dünyanın jeolojik tarihi ile Burdur haritasında kazı yapılan alanları gösteren ilk vitrin yer almaktadır. Girişte ziyaretçiyi karşılayan iç bükey duvar panosu, Burdur havzasının doğal ortamı hakkında görsel bir sunum ve video film anlatımı ile bilgi vermektedir. Girişin sol tarafında, Burdur havzasının jeolojik yapısına ait kayaç örnekleri ile Burdur ve Salda göllerinin özelliklerini canlandırma tekniği ile yansıtan vitrinler yer almaktadır. Burdur Doğa Tarihi Müzesi'nde ayrıca, Dünya’da nadir bulunan, 2006-2010 yıllarında Burdur’un Kemer ilçesine bağlı Elmacık Köyü’nde yapılan kazılardan ortaya çıkan 10 milyon yıllık dev bir Güney filinin 3,30 metre uzunluğundaki iskeleti (savunma dişleri ve kürek kemikleri) ile tarih öncesi canlılara ait kalıntılar ve Göller Yöresi fosilleri sergilenmektedir.