Zbiory działu liczą 1360 pozycji inwentarzowych. Zaczątkiem kolekcji były eksponaty zachowane z przedwojennego Heimatmuseum, które miały charakter osobliwości przyrodniczych. Z okresu tego pochodzą m.in. poroża egzotycznych zwierząt, kolekcja egzotycznych motyli, krąg wieloryba, strusie jaja i inne ciekawostki. W latach 70. XX w. rozpoczęto systematyzowanie kolekcji pod kątem przyrody Polski, ze szczególnym uwzględnieniem fauny i flory nadodrzańskiej. Ponad 90% muzealiów prezentowanych jest na stałej wystawie pt. "Przyroda doliny Odry", która jest jednym z ogniw "Przestrzennego Muzeum Odry".

Wśród zbiorów wyróżnić można:

• ponad 100 sztuk ptaków z różnych środowisk (polnych, leśnych, łąkowo - błotnych, nadmorskich),
• kilkadziesiąt ssaków, m.in. niedźwiedź, wilk, sarna, łoś, dzik, borsuk, lis,
• około 1000 okazów owadów,
• zbiór ponad 600 muszli ślimaków ziemno - wodnych i małży w 40 gatunkach,
• 100 okazów zielnikowych roślin naczyniowych z okolic doliny Odry.

Ponadto na wystawie eksponowane są pnie i przekroje drzew typowych dla nadodrzańskiego lasu łęgowego oraz występujące w nim elementy runa leśnego, np. gatunki grzybów jadalnych i trujących.