Pierwsze piętro gmachu głównego zajmuje wystawa "Przyroda Tatr". W sali poświęconej historii badań geologicznych w Tatrach, które rozpoczęto w końcu XVIII w., oraz genezie powstania najwyższego masywu górskiego w Polsce - Tatr, przedstawiono sylwetki badaczy, poczynając od Baltazara Hacqueta, autora pierwszej mapy Tatr z elementami geologii. Znajdują się tu także dwie mapy plastyczne - Tatr oraz Pienin. Plansze Mapa geologiczna rejonu Tatr, Rozwój Tatr na tle dziejów Ziemi oraz Procesy górotwórcze w Tatrach, uwzględniające najnowsze badania z wielu dziedzin geologii, przybliżają wiedzę o tym, jak powstały Tatry. Typowe skały i skamieniałości tatrzańskie przedstawiono w układzie stratygraficznym, w nawiązaniu do podziału dziejów Ziemi. Najpiękniejsze okazy z bogatych zbiorów Muzeum dokumentują procesy zachodzące w tym rejonie w skorupie ziemskiej oraz na jej powierzchni w różnych okresach geologicznych. Część ekspozycji poświęcono zabytkom górnictwa i hutnictwa w Tatrach.

W części wystawy przyrody ożywionej, przedstawiono mieszkańców tatrzańskiej krainy - rośliny i zwierzęta - od lesistych regli przez subalpejskie zarośla kosodrzewiny i hale, aż po najwyższe turnie. Pięknie spreparowane okazy botaniczne i zoologiczne zaprezentowano w nowoczesnej oprawie plastycznej. W gablotach botanicznych znajdują się rośliny naczyniowe, grzyby i porosty, tworzące najważniejsze tatrzańskie zbiorowiska roślinne. Dioramy, będące wycinkami charakterystycznych krajobrazów pięter roślinności, zapełniają żyjące w Tatrach zwierzęta, a wśród nich, będące symbolem tych gór, kozice i świstaki. Wystawę uzupełnia multimedialna prezentacja zjawisk klimatycznych, krajobrazów oraz flory i fauny tatrzańskiej.