Der erste Standort war das Jesuitenkollegium im jetzigen Gebäude der Académie de musique Tibor Varga, am Place du Théâtre. Das Museum besetzte den dritten Stock und den speziell dafür gebauten Ostflügel.
Von 1876 bis 1892 beanspruchte das Museum das Gebäude de Torrenté an der Rue de Lausanne 23, eine Adresse, welche heute von der Stadtverwaltung genutzt wird. 1885 entschied der Grosse Rat, ein Gebäude zu bauen, in welches mehrere Institutionen einziehen sollten: das Kollegium, das Museum, das Staatsarchiv und die Kantonsbibliothek. Das Naturhistorische Museum sollte dabei die wissenschaftlichen Ambitionen des Kantons erfüllen: Konstituierung einer Sammlung von Mineralien, Pflanzen und Tieren, welche im Wallis vorkommen, und dies so komplett wie möglichen. 1892 zog das Museum ein. Bereits 1906 wurde die mineralogische Sammlung in den Estrich des Nebengebäudes umplatziert, welches bis anhin dem Kollegium als Turnhalle und Konferenzsaal diente. 1947 zog das ganze Museum mit den Vitrinen von 1892 in das Nebengebäude. Zur Ausstellung der entomologischen und mineralogischen Sammlung wurden einige neue Möbel angeschafft. Die Dauerausstellung wurde zwischen 2002 und 2010 etappenweise erneuert. 2013 führte der Umzug der Ausstellungsräume zu einer vollständigen Neubearbeitung der Präsentation der Sammlungen.
Gebäude
Seit seiner Gründung im Jahre 1829 war das Museum in fünf verschiedenen Gebäuden untergebracht: im Jesuitenkollegium am Place du Théâtre, in einem Gebäude der Munizipalgemeinde an der Rue de Lausanne 23, im mittleren Teil des kantonalen Kollegiums an der Avenue de la Gare 40, in der alten Turnhalle an der Avenue de la Gare 42, welche zurzeit Sitz der Direktion des Naturmuseums ist, und zu guter Letzt, seit 2013 in der Bischofsscheune an der Rue des Châteaux 12.