Khu đất nghiên cứu lập quy hoạch chi tiết Bảo tàng có quy mô 38,28 ha thuộc địa giới hành chính các xã: Liệp Tuyết, Ngọc Mỹ, Ngọc Liệp (huyện Quốc Oai) và nằm trong ranh giới đồ án Quy hoạch chung Thị trấn sinh thái Quốc Oai tỷ lệ 1/5.000 đã được UBND thành phố phê duyệt.

Theo đồ án, các khu quy hoạch có chức năng sử dụng đất gồm: Khu Trưng bày đa năng kết hợp học tập (diện tích đất khoảng 31.549m2, chiếm 8,24% tổng diện tích đất); Khu tiếp đón và trưng bày chuyên đề (khoảng 4.000m2, chiếm 1,05%); Khu dịch vụ (khoảng 13.910m2, chiếm 3,63%); Khu trung tâm nghiên cứu và văn phòng (khoảng 13.899m2, chiếm 3,63%); Khu kỹ thuật và chế tác mẫu vật (khoảng 8.878m2, chiếm 2,32%); Khu cây xanh tập trung (khoảng 31.033m2, chiếm 8,11%) với các khu cây xanh cảnh quan, cây sân vườn, đường dạo, hang động, núi đá, chòi nghỉ,..; Khu mặt nước (hồ điều hòa) diện tích khoảng 111.542m2, chiếm 29,13% tổng diện tích đất...

Bảo tàng chính được tổ chức thiết kế cao 2-5 tầng có hình khối đặc trưng theo ngôn ngữ kiến trúc bảo tàng; trong đó khối trưng bày, khối trưng bày chuyên đề, khu dịch vụ... cao 1- 3 tầng. Khu dịch vụ đa năng, Trung tâm nghiên cứu và văn phòng được bố trí tại phía Đông Nam dự án, cao 1- 4 tầng và có lối tiếp cận riêng bảo đảm không bị chồng chéo về giao thông với khách tham quan. Các giải pháp về trục không gian kiến trúc cảnh quan, không gian cây xanh, sân chơi vườn hoa, mặt nước được bố trí trải dài từ phía Tây sang phía Đông của dự án.

UBND thành phố giao Sở Quy hoạch - Kiến trúc chịu trách nhiệm kiểm tra, xác nhận hồ sơ bản vẽ Quy hoạch chi tiết Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam và Quy định quản lý theo đồ án Quy hoạch chi tiết phù hợp với Quyết định này; UBND huyện Quốc Oai chủ trì, phối hợp với Sở Quy hoạch - Kiến trúc và Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam tổ chức công bố công khai quy hoạch chi tiết được duyệt cho các tổ chức, cơ quan và nhân dân biết, thực hiện; Chủ tịch UBND huyện Quốc Oai, Chủ tịch UBND các xã: Liệp Tuyết, Ngọc Mỹ và Ngọc Liệp chịu trách nhiệm kiểm tra, quản lý giám sát xây dựng theo quy hoạch, xử lý các trường hợp xây dựng sai quy hoạch theo thẩm quyền và quy định.