Зоологический раздел включает чучела и шкуры животных, орнитологические сборы (гнезда, яйца, перья), остеологические материалы, энтомологические препараты. Наиболее ранними поступлениями являются чучело белого медвежонка – дар Б. М. Житкова, зоолога, профессора Московского университета, возглавившего экспедицию Императорского русского географического общества на полуостров Ямал в 1908 году, и мумифицированная голова моржа, которая предположительно принадлежала обдорской купчихе А. Бронниковой. Интересны с точки зрения техники изготовления - мумии и глицериновые препараты рыб середины ХХ века.

Высокими экспозиционными качествами обладают чучела птиц и зверей тюменских таксидермистов. В их числе чучело овцебыка, изготовленное благодаря поддержке Департамента по охране, воспроизводству и регулированию использования биоресурсов ЯНАО и лося, подаренное совхозом «Байдарацкий»» к 105-летнему юбилею музея И.С. Шемановского. Чучело якутской лошади является ценным подарком Якутского государственного объединенного музея истории и культуры народов Севера им. Ем. Ярославского.

В коллекции имеются костные остатки современных видов отряда китообразных. Наибольший интерес представляет почти полный скелет малого, или острорылого полосатика, найденного в бассейне Байдарацкой губы на Южном Ямале. Подобный экспонат является редкостью в российских музеях.

В зоологическое собрание входит также небольшая коллекция насекомых, основу которой составляют чешуекрылые, или бабочки, обитающие на территории округа.

Большой интерес у посетителей вызывают палеонтологические экспонаты, которых насчитывается более 800 единиц хранения. Это, в основном, ископаемые остатки мамонта, шерстистого носорога, овцебыка, первобытного бизона, дикой лошади, северного оленя, волка, росомахи.

Формирование палеонтологической коллекции началось в первой половине ХХ века. Одними из старых поступлений являются тазовая и бедренная кости мамонта. В последние годы пополнение коллекции осуществляется благодаря экспедициям МВК и дарителям.

Самым уникальным экспонатом естественнонаучной коллекции является мумия мамонтёнка Любы. Мамонтёнок, найденный на Ямале в мае 2007 года, по

своей сохранности гораздо лучше своих «предшественников» — мамонтят: Димы, найденного в 1977 году в верховьях р. Колымы, и Маши, обнаруженной на п-ове Ямал в 1988 году. У мамонтёнка Любы не хватает только копытец, фрагментов хвоста и правого уха, а также большей части шерсти. Возраст животного – 1–3 месяца, геологический возраст – 42 000 лет по радиоуглеродному датированию.

Наряду с мамонтёнком центральное место в экспозиции «Время мамонта» занимает скелет Монгоченского мамонта. Он почти полный: бивни, левая бедренная кость, одно ребро, несколько хвостовых позвонков и некоторые мелкие кости лап являются искусственными. Скелет принадлежал 35–40-летнему самцу среднего размера. Геологический возраст – около 17 000 лет. Комплекс находок Монгоченского мамонта дополняют образцы шерсти с правого бока животного и мумицированная часть передней ноги. Кроме этого, интерес представляет череп, реконструированный художником-реставратором МВК С.В. Питухиным.

К ярким экспонатам палеонтологической коллекции относится также сборный скелет шерстистого носорога, состоящий из костей разных особей, часть которых заменена муляжами.

Гербарий МВК на сегодняшний день насчитывает более 600 предметов. Он сформирован из экспедиционных сборов научно-исследовательского стационара Уральского филиала Академии наук, Тюменского областного краеведческого музея, Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук, научных сотрудников музейно-выставочного комплекса. Территория ботанических исследований: Полярный Урал, Гыданский полуостров, окрестности г. Салехарда и пос. Пельвож, бассейны среднего течения реки Таз, рек Куноват и Собты-Юган.

Геологическая коллекция насчитывает более 1000 предметов и включает в себя образцы минералов и горных пород Полярного Урала, равнинной части округа, а также некоторых месторождений бывшего СССР. Коллекция пополнялась в основном за счёт дарения от геологических предприятий по добыче твёрдых полезных ископаемых Полярного Урала. Большую ценность представляет вклад частных дарителей, таких как В.С. Ивановский, И.И. Попов, В.А. Пелепенко, Ю.А. Морозов и др.

В 2012–2014 годах геологическая коллекция пополнилась в результате экспедиций на Полярный Урал сотрудников МВК с участием специалистов геологических предприятий Салехарда, Лабытнанги, Тюмени, Екатеринбурга.

Образцы коллекции достаточно полно представляют все разнообразие богатств Полярного Урала. Имеются образцы металлических руд – золота, железа, меди, хрома, молибдена, свинца, цинка, сурьмы. Среди самоцветного

сырья есть образцы распространённых на Урале горных пород и минералов, таких как горный хрусталь, гранат, лазурит, гематит, нефрит, яшма, ензорит (назван по имени реки Ензори-Яха) и др.

Особенно яркими предметами коллекции являются литотека поделочного и облицовочного камня Полярного Урала, коллекция агатов с месторождения «Ягодное», образцы 1950-х годов, обнаруженные в разрушенном здании Харбейского молибденового рудника. Углеводородное сырье представлено образцами нефти, газа, конденсата; имеются керны, в т.ч. и с нефтяной прослойкой.