산림박물관은 국립수목원의 일부로서, 산림과 임업에 관한 자료의 수집과 국민계도 및 현장학습, 표본 분류·동정, 수장, 전시 및 연구를 목적으로 1985년 10월 25일부터 1987년 4월 5일까지 1년 6개월간에 걸쳐 건립되었다. 건물은 철근콘크리트조 지하 1층, 지상 2층의 4,617㎡(1,400평)로 외부는 국산석재인 화강암 등 근대 신재료를 사용하여 자연에 순응하는 한국 건축의 전통사상에 입각하여 건축하였다. 내부는 잣나무, 낙엽송 등의 광릉산 국산재를 사용하여 축조하였고 박물관 전면 벽은 백제시대 벽화인 산수문전을 현대감각으로 그래픽하여 음각한 돌벽화로서 산, 나무, 물, 바위, 구름 등 자연을 조화있게 배열하여 표현하였다. 제1전시실(살아있는 숲)은 살아있는 숲 영상 시스템은 여러 개의 모니터를 이용하는 영상예술기법을 도입하여 아름다운 숲을 표현하였다. 느티나무 상징목에 8개의 모니터를 설치하여 아랫부분에 설치한 5개의 모니터에는 숲의 바닥에 사는 식물, 곤충, 양서류, 포유류 등을 영상으로 보여주며, 중간 부분에 3개의 모니터에는 나뭇잎과 열매, 꽃, 그리고 새와 나비 등을 볼 수 있다. 관람객들은 8분 동안 계절에 따라 변하는 숲의 전체 모습을 감미로운 음악과 함께 감상할 수 있다.제2전시실(산림문화관)은 역사와 목재 이용이라는 2개의 주제로 전시공간을 구성하였다. 도입부에는 산림과 인간 생명의 근원인 씨앗이라는 콘셉트를 바탕으로 다양한 종자를 전시하였다. 역사 부분에는 고대로부터 현대까지 산림(숲)과 관련된 다양한 내용을 전시하였고 목재 이용 부분에는 우리 선조들의 목재 가공과 이용에 관한 내용이 전시되어 있다. 제3전시실(다면영상관)에서는 산림의 중요성, 생물보전의 중요성 등이 내용에 담겨있는 영상물로 영상관 내부의 구조적 특징은 영상에 담겨져 있는 내용을 더욱 효과적으로 전달하고 있다. 제4전시실(산림생명관)은 ‘동물과 식물의 진화’, ‘생태숲 디오라마’, ‘인간과 식물’, ‘인간과 곤충’, ‘인간과 버섯’, ‘위협받는 지구’, ‘국제협력을 통한 다양한 위협에 대한 방지 노력’, ‘광릉숲’ 코너로 구성되어 있다. 제5전시실(한국의 자연)은 낙엽송과 잣나무를 제재하여 섬유 방향으로 평행하게 우레탄수지 접착제를 사용하여 만든 집성재로서 간벌 소경제의 활용 방법을 제시하였다. 만남의 장소이면서 휴식공간으로 아름다운 식물 사진과 함께 틀린 그림 맞추기 등 누구나 재미있게 컴퓨터 게임을 할 수 있게 되어 있다. 특별전시실에서는 환경생태사진전, 우리나라 조류 및 수류전시회, 곤충전시회, 세밀화 전시회, 목가구 및 목공예 전시회 등을 기획 전시함으로써 대국민 산림환경교육 및 청소년들의 교육장으로 활용하고 있다.