Am 22. September 1943 wird das neben dem Museum liegende Gebäude der "Landesbibliothek" durch Bombentreffer schwer beschädigt. Die Bücherbestände wurden ausgelagert. Das Museum für Naturkunde und Vorgeschichte wurde zwar nicht getroffen, allerdings zerstörte der Luftdruck der Explosion alle Fensterscheiben. Auch die Museumsbestände wurden ausgelagert.

Bereits 1946, ein Jahr nach Kriegsende, konnte das Museum für Naturkunde und Vorgeschichte im behelfs-mäßig renovierten Zustand unter der Leitung von Prof. Dr. WOLFGANG HARTUNG wieder eröffnet werden.

In den 1950er-Jahren stand das Museum erneut vor einem Raumproblem. Da das ehemalige Bibliotheksgebäude von 1846 nicht mehr genutzt wird, richtetete sich die Begehrlichkeit auf dieses Objekt. 1965 stellt der Niedersächsische Landtag die erforderlichen Mittel dafür zur Verfügung.
1968 beginnen die umfangreichen Renovierungsarbeiten und die innenarchitektonische Neugestaltung. Die beiden Häuser werden im Untergeschoss durch einen Verbindungstrakt verbunden. Am 27. April 1971 wird das fertige Haus an das Museum übergeben. Es folgt eine mehrjährige Schließung des Museums. Notwendig wird eine völlige Neugestaltung der Sammlungen.

Unter Direktor Dr. Karl Otto Meyer findet 1974 die "Neueröffnung" des Museums statt.