I Mammiferi (3150 pezzi) comprendono esemplari tassidermizzati, conservati in alcool, crani e scheletri completi. Sono rappresentate quasi tutte le specie ticinesi. Degne di menzione, tra le specie oggi scomparse dal territorio cantonale, sono tre orsi bruni (Valle Mesolcina, 1883; Valcolla 1886; Monti di Lostallo, 1895) e due esemplari di Miniottero (Paradiso, 1909). Meritano una citazione la collezione di pipistrelli in liquido allestita in collaborazione con il Centro protezione Chirotteri Ticino (circa 170 pezzi) e le collezioni di micromammiferi (esemplari in pelle e crani) di Marco Salvioni (665 pezzi) e di Tiziano Maddalena (255 pezzi).

Gli Uccelli (2450 pezzi) comprendono soprattutto esemplari tassidermizzati, accanto ad alcuni crani e scheletri completi. È rappresentata una buona frazione delle specie ticinesi. Degni di nota, accanto agli esemplari del Riva (circa 50 pezzi), sono un Gipeto (Monti di Bellinzona, 1856) e un Re di quaglie (Piano di Magadino, 1929), specie oggi scomparse dal territorio cantonale. Pure da menzionare sono le collezioni di Giuseppe Soldati (Argentina, Ottocento, 179 pezzi) e di Alberto Peri (California, Ottocento, 59 pezzi), come pure la collezione Pro Avifauna Lugano (125 pezzi), giunta al Museo a metà degli anni Quaranta, la collezione Cornelio Trainoni (131 pezzi) e le oltre 100 uova donate negli anni Sessanta dal famoso oologo tedesco Paul Henrici.

I Rettili (850 pezzi) comprendono esemplari tassidermizzati o conservati in alcol, nonché numerose exuviae. Sono rappresentate tutte le specie ticinesi. Degne di nota sono le donazioni di Pietro Ronchetti (Africa e Asia, Ottocento, 14 pezzi) e dell'erpetologa ungherese Aranka de Fejervary (Venezuela, anni Sessanta, 33 pezzi). Da menzionare sono anche le collezioni degli erpetologi ticinese Aldo Toroni (57 pezzi), Fabio Muggiasca (47 pezzi) e Enrico Gandolla (56 pezzi).

Gli Anfibi (380 pezzi) comprendono soprattutto esemplari conservati in alcol. Sono rappresentate tutte le specie ticinesi. Degni di nota sono da un lato gli esemplari di Tritone alpino raccolti da Pietro Pavesi (Laghetti del San Gottardo, 1870), dall'altro la collezione di Vincenzo Ferri (Italia, anni Novanta, 168 pezzi), acquisita dal Museo al passaggio di millennio.

I Pesci (270 pezzi) comprendono esemplari tassidermizzati o conservati in alcol. Sono rappresentate quasi tutte le specie ticinesi. Degni di menzione sono due esemplari di Trota marmorata (Val Lavizzara, ant. 1917; Valle Maggia, ant. 1923) e l'ultimo esemplare di Cheppia pescato nel Ceresio (1981), specie oggi scomparse dal territorio cantonale. Per la Trota marmorata è in atto un progetto di reintroduzione.