Le muséum est constitué d'un patrimoine scientifique important, le plaçant parmi les premiers de France, en nombre de spécimens.
Ces collections, rassemblées pour la plupart par les conservateurs qui se sont succédés jusqu'au milieu du XXème siècle, couvrent tous les domaines de l'histoire naturelle.

La collection de Zoologie comprend plus de 1 600 000 spécimens regroupés en différents domaines, dont les plus importants sont les collections d'oiseaux, d'insectes et de coquillages.

Mammifères > 1600 spécimens
Oiseaux > 25 000 spécimens
Poissons > près de 400 spécimens
Autres vertébrés (squamates, lissamphibiens) > en cours d'inventaire
Insectes et arachnides > environ 1 500 000 spécimens
Autres invertébrés (dont la collection de coquillages estimée à 30 000 spécimens) > en cours d'inventaire