Museon eläinkokoelmat saivat alkunsa Kuopion Luonnon Ystäväin Yhdistyksen ensimmäisessä varsinaisessa kokouksessa 20.2.1887, jolloin maisteri Benjamin Ståhlberg lahjoitti perustettavalle museolle kolme täytettyä pöllöä. Seuraava merkittävä sysäys oli A. J. Melan hyönteis- ja linnunmunakokoelmalahjoitus 1900-luvun alussa. Museotalon valmistuttua vuonna 1907 museoon koottiin kansallisesti merkittävä eläintieteellinen näyttelykokoelma. Kokoelmiin sisältyi Melan aineiston lisäksi runsaasti Petsamosta kerättyä materiaalia: lintuja, hyönteisiä (Irmer Forsius), kaloja ja vesiselkärangattomia (Paavo Nederström). Näyttelykokoelmat karttuivat myös kymmenillä kanalintujen värimuunnoksilla ja risteymillä, joita hankittiin mm. ostamalla torilta. Myös monet innokkaat hyönteisharrastajat (mm. Rabbe Elfving, Antti Pekkarinen, Jussi Kolehmainen, J. Laine) kartuttivat museon kokoelmia lahjoituksillaan.
Eläinkokoelmat käsittivät 1960-luvun lopussa noin 1 500 selkärankaisnäytettä, 22 000 hyönteisnäytettä, 5000 näytettä muita selkärankaisia ja A. J. Melan munakokoelman noin 300 lintulajista. Vastuu kokoelmien hoidosta ja kartuttamisesta siirtyi 1970-luvun alussa Kuopion kaupungin palkkaamalle henkilökunnalle, ja kartuttamisen painopiste siirtyi samalla tieteellisiin näytteisiin. Selkärankaisia ruvettiin konservoimaan nahkapreparaateiksi tai suoraan säilytysnesteeseen, ja kattavien sarjojen keruu etenkin hyönteisistä ja pikkunisäkkäistä aloitettiin.
Kokoelmiin sisältyy nykyisin mm. Eino Savolaisen keräämä merkittävä päivänkorentokokoelma ja osa Uolevi Skarénin laajaa pikkunisäkäsaineistoa. Hyönteiset kerätään nykyisin pääsääntöisesti populaationäytteinä, ja ne liittyvät usein museon omiin tutkimuksiin tai seurantoihin. Museon henkilökunta on kerännyt perhosia runsaat 220 000, päivänkorentoja 120 000, vesiperhosia noin 11 500, kovakuoriaisia noin 70 000 näytettä. Tämän lisäksi kokoelmiin on saatu ostoina tai lahjoituksina useita merkittäviä hyönteisharrastajien kokoelmia. Museon eläinkokoelmat ovat kasvaneet 50 vuodessa yli 20-kertaisiksi. Vuoden 2018 alussa järjestetyissä eläinkokoelmissa oli n. 660 000 näytettä.
Museolle lahjoitettuja tai ostettuja hyönteiskokoelmia.
| Lahjoittaja | Lahko | Yksilöt | Erityistä |
| Mauri Kononen | Lepidoptera | 8 000 | P-Savolle uusia lajeja |
| Niilo Nauha | Lepidoptera, Coleoptera | 5 000 | |
| Kalevi Leskinen | Lepidoptera | 6 000 | |
| Eino Räsänen | Lepidoptera, Coeoptera, Hymenoptera, Diptera | 100 000 | koko maailmasta |
| Osmo Peltonen | Lepidoptera | 36 000 | myös toukkia ja koteloita |
| Yrjö Ranta | Coleoptera, Hemiptera | 11 000 | |
| Kalevi Mäntylä | Lepidoptera | 4 500 |
Eläinkokoelmat vuoden 2018 alussa.
|
nisäkkäät 9 592 linnut 7 401 lintujen munat 4 880 kalat 4 354 matelijat ja sammakkoeläimet 91 luunäytteet 601 mahanäytteet 623
perhoset 344 759 muut hyönteiset 241 692 muut selkärangattomat 44 495
yht. 658 641 näytettä |
Museon eläinkokoelmissa säilytetään seuraavien perhoslajien tai -alalajien tyyppinäytteitä:
Eudonia aequalis Kyrki & Svensson, paratyyppi
Apatura ilia ssp. minerva, 3 koirasta, paratyyppi
Apatura clytie ssp. juno, 4 koirasta, paratyyppi
Apatura clytie ssp. juno, ab. claire, 1 yksilö, paratyyppi