Fue construido ex profeso bajo el diseño del arquitecto Francisco López Guerra e inaugurado el 27 de noviembre de 1999. Su objetivo es difundir el origen y las características de los desiertos en el mundo, centrándose en los tres más grandes que existen en México: el chihuahuense, el sonorense y el poblano-oaxaqueño. Consta de cuatro pabellones denominados El desierto y su pasado; El hombre y el desierto; Evolución y biodiversidad, y Ecosistemas: laboratorios de la vida. Cuenta con una sala de exposiciones temporales, un vivero y un patio de lluvia en donde llueve cada 14 minutos durante 45 segundos. Entre las principales atracciones del museo, se encuentra una colonia de perritos de la pradera vivos y los esqueletos de un Tiranosaurio rex, un Hadrosaurio y un Quetzalcoatlus. El concepto museográfico, diseñado por Margen Rojo, S.C., sugiere al visitante un recorrido cronológico y vivencial, mediante exhibiciones interactivas y sistemas especiales de iluminación, audio y video.