Le muséum de Nantes est constitué d'un patrimoine scientifique important, le plaçant parmi les premiers de France, en nombre de spécimens.
Galerie de zoologie : Ce sont plus de mille spécimens d’animaux vertébrés qui ont été sélectionnés, étudiés, restaurés et organisés selon un parcours qui propose aux visiteurs une classification moderne du monde animal, sous-tendue par les principes de l’évolution, seuls capables d’expliquer la complexité du monde vivant.
Galerie des Sciences de la Terre et de l'Univers : Constituées depuis le 19ème siècle, les collections des Sciences de la Terre et de l'Univers regroupent les minéraux, roches et fossiles. La collection de météorites, l'une des plus riches de France, illustre nos connaissances sur l'Univers.
Vivarium : Une vingtaine d’espèces vivantes régionales, nationales et exotiques illustrent la diversité de ce groupe souvent mal aimé.
Malacologie : La présentation des 5 000 coquilles de gastéropodes (mollusques à une seule coquille, le plus souvent en spirale) exposées dans la mezzanine du Muséum, date des années 1920.
Collections de botanique : En montant l'escalier qui mène au premier étage, le visiteur découvre une belle collection de planchettes de bois en coupe longitudinale exposées en lambris le long des murs, du vestibule jusqu'au palier du premier étage.