Zwischen der Tanner Schlossanlage und dem Marktplatz liegt das Naturmuseum. Es befindet sich ganz in der Nähe des „Rhöner Freilichtmuseums“ in einem Gebäude („Neuer Bau“), das früher den Reichsfreiherren von und zu der Tann-Rathsamhausen gehörte und das die Stadt Tann (Rhön) im Jahre 1980 erwarb.

1996 wurde im Erdgeschoss eine Ausstellung über das Leben in der Rhön vom Eiszeitalter bis zur Neuzeit eingerichtet. Sie informiert über die erdgeschichtliche Entwicklung der Region und enthält lebensgroße Nachbildungen eiszeitlicher Menschen sowie Präparate von Großtieren wie Wisent und Elch. Ein feuerspuckendes Modell zeigt, dass die Rhön vulkanischen Ursprungs ist. Im ersten Obergeschoss stellen 21 Dioramen verschiedene Landschaften der Rhön mit der dazugehörigen Pflanzen- und Tierwelt dar. Dabei sind auch ausgerottete oder bedrohte Tierarten zu sehen, wie zum Beispiel Braunbär, Biber, Luchs, Wolf, Fischotter, Birkhuhn und Auerhuhn. Eine Ausstellung über den Tanner Ornithologen Dr. Werner Sunkel, der den Vogelzug erforschte, wurde im zweiten Obergeschoss eingerichtet.