Нынешней музей природы занимает площадь около 4 тыс. кв. м. Его научные фонды насчитывают более 250 тысяч экспонатов со всего мира.

Это чучела и тушки, черепа, скелеты, яйца птиц, влажные и сухие препараты различных животных, насекомые, образцы горных пород и минералов, ископаемые остатки и скелеты, муляжи, гипсовые слепки вымерших животных.

В 23 залах музея развернуты экспозиции четырех отделов: геологического, беспозвоночных и позвоночных животных, эволюции органического мира и охраны природы.

Здесь представлена богатейшая – более 110 000 экземпляров – коллекция насекомых. В коллекции позвоночных – редкие и исчезающие виды животных, и даже уже исчезнувшие – странствующий голубь и Стеллерова корова.

Также можно увидеть представителей животного мира всех континентов Земли: антарктических тюленей и пингвинов, австралийского утконоса и ехидну, антилоп и хищников Африки, редких попугаев и маленьких колибри из Южной Америки, азиатских слонов и крупных питонов.

Интересна коллекция ископаемой фауны Харьковщины – черепа и фрагменты скелетов мамонта, шерстистого носорога, тура и большерогого оленя. Уникальной находкой стали остатки скелета Плезозавра, найденные в Изюме Харьковской области.

Кроме того в музее демонстрируется замечательная коллекция моллюсков, раковин и кораллов, а также собрана самая крупная в Украине коллекция обезьян – 90 экспонатов 51 вида, некоторые из них попали в музей еще в первой половине XIX века.

Здесь представлена самая большая в Украине коллекция птиц. Часть ее куплена университетом у одного из коллекционеров в Полтавской области.

Имеются очень интересны диарамы: например, карбонатная пещера создает ощущение пребывания где-то внутри горы под землей, где с потолка капают капли, образуя сталактиты, и на дне пещеры вырастают сталагмиты.