Colecţiile ornitologice cuprinde 12.486 de exemplare şi aproximativ 10.000 de resturi de hrană (ingluvii şi stomacuri). Dacă în expoziţia de bază a muzeului pot fi admirate doar exemplare naturalizate, în depozitele de colecţii ştiinţifice există pe lângă exemplarele naturalizate și piese păstrate sub formă de balguri, schelete, cranii, sau păstrate în alcool.

Colecţiile de herpetologie (amfibieni şi reptile) reunesc cca. 5500 exemplare. Aceste colecţii sunt alcătuite din material donat de dr. Hilarie Mitrea (colectat din Arhipeleagul Indonezian), de Franz Werner Steindachner (director al Muzeului din Viena), de Ionel Fuhn și alți donatori, precum și din piese achiziționate de către Gr. Antipa sau colectate de angajații Muzeului.

Colecţiile ştiinţifice de ihtiologie (peşti) cuprind cca 20.000 exemplare, majoritatea reprezentând preparate umede. Se remarcă Colecţia Grigore Antipa care este alcătuită din sturioni de talie mare, unele dintre specii dispărute azi din România.

Colecţiile ştiinţifice de mamifere numără 9759 de exemplare conservate în diverse forme, de la naturalizate, la balguri, blănuri, piei, pielicele, trofee, cranii, preparate umede.

Vertebratele - pești, amfibieni, reptile, păsări și mamifere -  numără 46.500 de exemplare, fiind păstrate sub diverse forme: de la naturalizate până la balguri, piei, pielicele, preparate umede, ouă, cuiburi.