Експозициите на музея заемат 4 етажа с 15 зали. Показани са изчезналият в света преди повече от век каролински папагал, изчезналите в България тюлен монах, брадат лешояд, малка дропла, сив и момин жерав, степна усойница, немска есетра. През последните години експозициите се обогатиха с няколко диорами, изобразяващи живия свят на Арктика (бели мечки и тюлен), Африка (черна пантера), Азия (тигър) и южноамериканската тропическа гора (ягуар, папагали ара и маймуни тамарини). Други едри бозайници, изложени в последно време са бял носорог, хималайска мечка, гепарди, бизони.
Интерес сред посетителите предизвикват едни от последните чистокръвни зубри, срещани в природата, кафявата мечка, обявена за най-голямата в Европа, рядката малка панда, красивите райски птици, туканите, изчезналият в дивата природа калифорнийски кондор, различните видове фазани с разкошно оперение, гигантската африканска костенурка, слепите пещерни риби от Америка, тинестата скачаща риба периофталмус, която може да се придвижва и на сушата.
Във
филиала в Асеновград посетителят може да види отливка на скелет на динотериум, един от най-големите сухоземни бозайници на всички времена, дълъг 6,80 м и висок 4,50 м. Показани са и скелети на саблезъб тигър, хипариони, антилопи, мастодонти, маймуни.