История комплектования биологических коллекций музея Природы и Человека начинается фактически с первых лет его существования. К сожалению, самые ранние экспонаты не пережили первые самые трудные годы развития музея. На данный момент самые старые музейные предметы датируются 1950 годом.
Фонды отдела природы представлены зоологическими, ботаническими и микологическими коллекциями.
Наиболее представительна зоологическая коллекция, включающая в себя млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных и рыб. Всего в зоологической коллекции: 1241 единица хранения. В соответствии с предметной классификацией эта коллекция в свою очередь разбивается на коллекции чучел, тушек, гнезд и кладок, млекопитающие также представлены коллекцией шкур, а земноводные - муляжами.
В 1960-ые годы большое количество экспонатов для музея было изготовлено таксидермистом Дроновым Б. Н. С 1958 по 1963 год в музее работает Гордеев Ю.И. – научный сотрудник отдела природы. Одним из результатов его исследований является создание научной коллекции тушек. В коллекции «Птицы округа» - 112 единиц хранения. С 2000 года комплектование орнитологической коллекции возобновилось. На протяжении целого ряда лет с музеем активно сотрудничает орнитолог-таксидермист Бочков А. В. Музей закупает у него чучела птиц и коллекцию яиц, собранную Александром Викторовичем на территории Ханты-Мансийского района. В 2007 году в штате музея появился свой таксидермистом - Симкин Е. А. Его работы, выполненные по современным методикам, представлены в экспозиции музея «Ритм биосферы». Многие работы Симкина Е. А. отмечены дипломами чемпионатов России по таксидермии.
Традиционное развитие пушного промысла в крае отразилось в комплектовании фондов наличием коллекции шкур промысловых животных, часть из них экспонируется в экспозиции «Мифологическое время».
В комплектовании энтомологических коллекций музея большую роль сыграл тюменский энтомолог Ситников П.С. Закупленные у него коллекции бабочек и жесткокрылых насчитывают 503 единицы хранения. Пополнялась коллекция и за счет приобретения сборов таких специалистов - энтомологов как Зиновьев Е.В., Ольшванг В.Н. и Горбунов П.Ю.
Формирование ботанической коллекции (высшие растения, мхи, лишайники, грибы) началось в музее с 2006 года. В Екатеринбурге были сделаны закупки гербарных образцов, а также муляжей грибов и растений для оформления новой экспозиции «Мозаика природы». Начиная с 2007 года, специалисты отдела природы проводят комплексные экспедиции, во время которых происходит и сбор гербария. В результате был накоплен богатый гербарный материал, которая находится на хранении в фондах музея, а также в стадии определения и оформления. В музее сохранились коллекции растений, собранные в 1980-ых годах. Это тематический гербарий Гордеева Ю. И. (1981), сохранилось 4 папки (63 листа): «Растения поймы Оби и Иртыша: луговые растения, водные растения», «Коренной берег Иртыша: растения болот»; коллекция растений Варивончика В. В. - агронома с\х опытной станции (1980-1982). В 2008 году 126 листов гербария были переоформлены (новое определение) и приняты в фонды. В 2008 году музеем была приобретена коллекция растений Байкаловой А.С. - ботаника федерального заповедника «Юганский». Объем гербарных коллекций на данный момент составляет 627 единиц хранения.
Микологическая коллекция музея в виде муляжей и объемно высушенных образцов грибов активно комплектуется с 2008 года сотрудниками музея Тавшанжи Е.И. и Байкаловой А. С. Всего в коллекции - 122 единицы хранения.
Коллекция влажных препаратов насчитывает 39 единиц хранения и содержит материал, как по беспозвоночным, так и по позвоночным животным.
В коллекции моллюсков 36 единиц хранения, в основном это сборы Института экологии растений и животных УрО РАН (г. Екатеринбург).