Ha sede nella Fortezza della Brunella, tipico esempio di architettura militare risalente alla prima metà del XVI secolo, concepita per un tipo di difesa con l’uso di armi da fuoco. L’edificio è costituito dalle strutture di difesa esterna (cortine murarie, fossato, puntoni e porte di accesso) e da strutture abitative interne oggi occupate dal Museo di Storia Naturale. Ai primi del’900 la Brunella venne ristrutturata dalla famiglia inglese Waterfield che la adibì a lussuosa residenza. Nel 1977 fu acquistata dallo Stato e destinata dal Comune di Aulla a sede del Museo.

La collezione zoologica è composta di reperti faunistici della Lunigiana acquisiti dopo la costituzione del Museo. Comprende esemplari imbalsamati di mammiferi, uccelli, rettili e anfibi conservati in liquido, oltre ad una raccolta osteologica e una entomologica, con esemplari di farfalle diurne e notturne.

La collezione mineralogica è costituita da rocce raccolte sul territorio della Lunigiana a partire dalla costituzione del Museo. I reperti sono conservati allo stato naturale, ma sono presenti anche esemplari di rocce levigate o lavorate in funzione didattica. Fanno, inoltre, parte della raccolta frammenti fossili di una zanna di mastodonte, provenienti dalla zona di Pontremoli.