Сначала музей занимал две аудитории и коридор в здании Коммунистического университета имени Свердлова, но вскоре он уже перерос рамки учебного музея и получил статус самостоятельного государственного учреждения.
Одним из первых был организован экологический отдел, где были: вольеры с растениями и животными, аквариумы с обитателями пресных водоемов и морскими актиниями. Следом были организованы отдел физиологии животных с лабораторией, где демонстрировались подопытные животные и отдел физиологии растений с оранжереей и опытным участком.
В начале 1930-х годов Б. М. Завадовский предложил проект создания Центрального Биологического музея и строительства комплекса музейных зданий на Воробьевых горах. Однако он так и не был реализован.
В течение нескольких лет экспозиция музея располагалась во временном помещении на Кузнецком мосту, дом 7. Хотя помещение и было временным, на Кузнецком мосту были сформированы полноценные экспозиции, проводились экскурсии и демонстрации опытов.
В 1934 году, по ходатайству А. М. Горького музей получил комплекс зданий бывшего частного «Музея российских древностей» П. И. Щукина на Малой Грузинской улице, где располагается и сегодня.
В довоенный период в Биологическом музее совместно с Завадовским работали известные биологи: ботаники, зоологи, физиологи, эволюционисты. В разработке концепции музея-лаборатории активно участвовал Н. П. Кренке. Под эго руководством была создана экспозиция, включавшая демонстрацию живых растений. В создании основного, эволюционного отдела и построении «эволюционного древа», занимавшего важное место в экспозиции принимал участие П. П. Смолин.
С 1935 года началось строительство новой экспозиции, прерванное войной. С началом войны музей был закрыт, многие сотрудники ушли на фронт, в здании развернулись курсы по подготовке медсестер, в работе которых использовалась физиологическая экспозиция музея.
Вернувшись из эвакуации в 1943 году, Б. М. Завадовский организовал выставочную и лекционную работу сотрудников. После окончания войны он добился возвращения части зданий музею. Новая экспозиция была построена всего за пять месяцев и открыта 7 мая 1947 года, к 25-летию музея. Экспозиция включала следующие разделы: «Физиология растений», «Классическая физиология человека и животных», «Физиология размножения и эндокринология», «Происхождение жизни», «Доказательства эволюции», «Основы дарвинизма», «Генетика и селекция», «Происхождение человека». В музее также построена оранжерея и организован живой уголок.
Созданный Борисом Михайловичем Завадовским Биологический музей сохранился, он продолжает работать и развивать идеи, заложенные его основателем. Это музей идей, образовательный, просветительский. Здесь в традиции не только рассказывать о биологии, но и делать посетителей соучастниками открытий — в дебрях микромира, каплях воды, зеленом листке, в чешуйках на крыле бабочки или в лабиринтах аммонитовых раковин — в мире Живой Природы.
