La collection de vertébrés
La faune représentée appartient aux cinq continents et les spécimens proviennent de correspondants naturalistes qui les ont collectés et envoyés au musée, en particulier dans l’ancienne Cochinchine, en Australie, au Mexique ou à la Réunion. Au 19e siècle, des missions du musée sont organisées au Moyen-Orient et au Caucase, entre autres pour en rapporter une faune encore peu connue et qui comprend les types d’espèces nouvelles, principalement parmi les poissons et les reptiles.
Le domaine des oiseaux est le plus représenté avec plus de 28 000 spécimens, ce qui en fait la plus importante collection française après celle du Muséum national d’histoire naturelle. Elle est aussi la seule collection en province qui conserve plusieurs dizaines de types, principalement de colibris.
Le musée possède des spécimens d’espèces éteintes, un thylacine, un couagga, un couple de huias… et un grand nombre d’espèces rares ou qui témoignent de leur présence historique dans des localités où elles ont disparu. Outre leur intérêt expographique et éducatif, beaucoup de ces animaux sont utilisés dans des études historiques ou scientifiques.