Расположение отдельных коллекций в экспозиции музея исторически определялось необходимостью приспособиться к помещениям, не запланированным, как выставочные залы. Частично эту проблему удалось решить, но, тем не менее, до сих пор экспозиция морских млекопитающих, расположенная в I зале музея, отделена от основной систематической коллекции этого класса, а экспозиция насекомых, расположенная на хорах второго этажа – от общей коллекции беспозвоночных животных .

Поднявшись по одной из двух широких лестниц из вестибюля в I зал музея, можно увидеть расположенные на стенах карты – историческую, отражающую маршруты и даты наиболее известных географических и зоологических открытий, и зоогеографическую, позволяющую оценить богатство и разнообразие животного мира отдельных континентов. Здесь же, по левой стороне зала, представлена занимающая целую стену схема эволюционного развития животного мира. Для желающих ознакомиться с принципами, на которых построена эта схема, напротив развернута отдельная экспозиция об эволюционном учении Ч.Дарвина, где кратко затронуты основные аспекты современной эволюционной биологии – изменчивость, наследственность и некоторые другие. В числе прочих экспонатов здесь можно увидеть редкие породы домашних животных, а также единственное в мире чучело пингвина-альбиноса.

Построение экспозиции II и III залов музея подчинено строго обоснованной научной системе животных. Для каждого типа беспозвоночных и каждого класса позвоночных животных дается краткая характеристика группы, особенности внутреннего и внешнего строения ее представителей, их происхождение и эволюция. Видовое разнообразие таксонов отражено в систематической коллекции, а с условиями обитания отдельных видов и сообществ можно ознакомиться, осмотрев витрины и диорамы, представляющие различные биологические группы.

Основная часть правой стороны II зала музея занята коллекцией беспозвоночных животных, начиная с одноклеточных и губок и заканчивая наиболее высокоорганизованными из них – иглокожими и моллюсками.

Левая, целиком посвященная систематической части коллекций, начинается с экспозиции простейших хордовых животных – оболочников и бесчерепных, затем следуют систематические коллекции рыб, амфибий, рептилий и птиц. Экспозиция, представляющая систематику млекопитающих, расположена по левой стороне III зала музея.

Правая сторона обоих залов, за исключением коллекции беспозвоночных животных, представлена, в основном, витринами, показывающими животных в их естественной среде обитания – так называемыми биогруппами. Исключение составляют витрины и стенды III зала, посвященные истории фауны ледникового периода.