Colecția de fosile este compusă din 99 piese aparținând la 82 specii extrase din diferite localități ale județului Bacău. Dintre piesele mai importante amintim rinocerul fosil Aceratherium incisivum (KAUP, 1834), (Mammalia-Rhinocerotidae) recoltat de la Asău.
Colecția de geologie este alcătuită din 717 piese, majoritatea provenind din minele de la Baia Mare. Dintre cele mai valoroase piese amintim: geoda de ametist și florile de mină care impresionează prin formele și culorile asociațiilor de cristale.
În cadrul colecțiilor de geologie și paleontologie domină piesele rezultate prin activitatea de cercetare desfășurată de muzeografi pe teritoriul județului Bacău, dar și din alte regiuni ale țării. Pe lângă acestea, colecțiile Muzeului de Științele Naturii cuprind și piese obținute prin donații și achiziții.
.: Plante inferioare
.: Mamalogie
.: Ornitologie
.: Herpetologie
.: Entomologie
.: Geologie și paleontologie
.: Animale vii
.: Malacologie
.: Plante vasculare