Il Museo conserva ancora tutti gli arredi originali di fine Ottocento ed espone ricche collezioni di rocce, piante, invertebrati e vertebrati fossili. Tra i vertebrati sono esposti pezzi di notevole effetto spettacolare, come ad esempio gli scheletri di Mastodonte, proboscidato pliocenico, la ricca collezione di pesci eocenici di Monte Bolca nel veronese, numerose balene plioceniche, per lo più emiliane, e tra i rettili gli ittiosauri e il colossale modello del dinosauro Giurassico Diplodocus, lungo 26 metri e altro 4 metri (unico esemplare in Italia).

Più recenti sono gli uccelli corridori del Quaternario della Nuova Zelanda e i grandi insettivori pliocenici delle pampas argentine. Vero cuore del museo sono però le preziose collezioni del XVI, XVII e XVIII secolo, una parte delle quali è conservata nella cosiddetta “Tribuna Aldrovandi”.