ศูนย์ศึกษาธรรมชาติบึงบัว อยู่ทางด้านทิศตะวันตกของพื้นที่อุทยานแห่งชาติ เป็นบึงน้ำจืดขนาดใหญ่ปกคลุมไปด้วยพืชน้ำจำพวกอ้อ กก และแขม จึงเป็นแหล่งอาศัยและขยายพันธุ์ของนกนานาชนิด ไม่ว่าจะเป็น นกยาง นกกาน้ำ นกอีล้ำ นกเป็ดผี ในช่วงฤดูหนาวก็ยังมีนกเป็ดน้ำและเหยี่ยว ย้ายถิ่นเข้ามาอาศัยอยู่เป็นจำนวนมาก เช่น เป็ดหางแหลม เป็ดปีกเขียว เหยี่ยวผึ้ง นกอินทรีปีกลายและนกอินทรีหัวไหล่ขาว สถานที่นี้จึงเหมาะสำหรับบรรยากาศการ ชมนก ถ่ายภาพ และการศึกษาค้นคว้าเป็นอย่างยิ่ง รวมทั้งเป็นแหล่งศึกษาระบบนิเวศพืชและสัตว์น้ำจืด ทางเดินศึกษาธรรมชาติพันธุ์ไม้น้ำ จะเป็นเส้นทางเดินบนสะพานทางเดินยกระดับเพื่อชมธรรมชาติบึงบัว โดยในระหว่างเส้นทางจะมีป้ายสื่อความหมายของพืชน้ำในทุ่งสามร้อยยอด เช่น ธูปฤาษี มอสน้ำ สาหร่ายฉัตร จอก บัวสาย บัวหลวง บัวเผื่อน เป็นต้น