PAN Muzeum Ziemi w Warszawie (Muzeum Ziemi) jest kontynuatorem tradycji Towarzystwa Muzeum Ziemi w Warszawie (TMZ) powołanego z inicjatywy społecznej w 1932 roku z jasno już wówczas określonym celem: utworzenia w Warszawie jako stolicy Rzeczypospolitej Polskiej nowoczesnego muzeum geologicznego – Muzeum Ziemi, będącego instytucją oświatową i naukową. Wśród grona założycieli i współpracowników TMZ znaleźli się najwybitniejsi podówczas geolodzy polscy, m.in.: Jan Czarnocki, Roman Kozłowski, Stanisław Małkowski, Jan Lewiński, Henryk Świdziński, Stanisław Thugutt, Tadeusz Wojno, Stefan Zbigniew Różycki, Jan Samsonowicz. Pierwsze kolekcje muzealne zaczęto gromadzić w 1933 roku, a publiczną działalność popularyzatorską zainaugurowano w 1938 roku na łamach oficjalnego organu TMZ Wiadomości Muzeum Ziemi. Po przerwie wojennej i uporządkowaniu częściowo ocalałych zbiorów, działalność TMZ została wznowiona w 1945 roku.Zgodnie z uchwałą TMZ całość zgromadzonych kolekcji została w 1947 roku przekazana Państwu pod warunkiem utworzenia publicznego Muzeum Ziemi.
W 1948 roku na mocy rozporządzenia Rady Ministrów powołano instytucję państwową pod nazwą „Muzeum Ziemi”, podporządkowaną początkowo Ministerstwu Oświaty. W latach 1953–1958 nastąpiło przejściowe ograniczenie działalności placówki, która znalazła się wówczas w wewnętrznych strukturach organizacyjnych państwowej służby geologicznej. W 1959 roku Muzeum Ziemi zostało przejęte przez Polską Akademię Nauk, zgodnie z wcześniej sformułowanymi postulatami I Kongresu Nauki Polskiej. Zachowując ciągłość instytucjonalnego działania – Muzeum Ziemi jest obecnie pomocniczą placówką naukową podporządkowaną Wydziałowi III Nauk Ścisłych i Nauk o Ziemi. W systemie organizacyjnym polskiego muzealnictwa przyrodniczego Muzeum Ziemi jest jedną z nielicznych, samodzielnych placówek muzealnych, realizujących systematycznie pełny zakres zadań, począwszy od gromadzenia i ochrony zbiorów, ich dokumentacji i udostępniania dla celów badawczych i popularyzatorskich, badań naukowych oraz publicznej działalności edukacyjno-oświatowej.
Siedzibą Muzeum Ziemi są dwie zabytkowe budowle przy al. Na Skarpie 20/26 i 27 w centrum Warszawy, znajdujące się wraz z przyległymi terenami ekspozycyjnymi na otwartej przestrzeni w rejonie dawnych założeń pałacowo-ogrodowych Na Górze, które włączone zostały obecnie w granice zespołu zabytkowego miasta Warszawy, obejmującego Trakt Królewski, uznanego w 1994 roku za Pomnik Historii. Pierwszym dyrektorem placówki w latach 1948–1950 był główny twórca idei powołania Muzeum Ziemi – wybitny petrograf i zasłużony inspirator ochrony zabytków przyrody nieożywionej – Stanisław Małkowski (1889–1962). Podstawy instytucjonalnego działania Muzeum Ziemi rozwinęła Antonina Halicka (1908–1973), kierująca placówką w latach 1950–1973. Funkcję dyrektora w latach 1974–2008 sprawował Krzysztof Jakubowski (1937–2011), 2009–2017 Ryszard Szczęsny, 2017–2021 Cezary Krawczyński, 2022–2023 Anna Piontek. Od czerwca 2024 roku funkcję dyrektora pełni Błażej Błażejowski.