Естественнонаучная коллекция одна из самых небольших музейных коллекций – 27 единиц хранения. Она включает в себя музейные предметы таких наук как зоология, геология, ботаника и палеонтология.

Зоология представлена чучелами животных, обитающих как в лесах на территории Мурманской области, так и в прибрежной зоне и в акватории Баренцева моря: бурый медведь, белка, лисица, глухарь, тетерев, росомаха, заяц, кольчатая нерпа, а также различные виды птиц: ворон, клест-еловик, краснозобые гагары, кулик, крохали, луток, гусь серый и др.

Также в экспозиции в зале природы представлены некоторые представители морской флоры и фауны: треска, семга, морской еж, сельдь, камбала, скат, четырехрогий бычок и многие другие.

Геология представлена минералами Мурманской области, применяющиеся в промышленности (гранит, мрамор, кварц, апатит, магнетит и др.) и в декоративно-прикладном искусстве (амазонит, астрофиллит, аметист, агат и др.).

Ботаника представлена гербариями. В коллекции хранятся морские и сухопутные растения (гербарные образцы), которые произрастают на территории Мурманской области.

Палеонтология в составе естественнонаучной коллекции представлена костями (позвонок кита), раковинами моллюсков, кораллами, окаменелостями (раковина аммонита).

Большая часть коллекции была собрана в период с 2000 по 2004 г.г., когда наш музей был одним из опорных пунктов реализации экологической программы ЮНЕСКО «Устойчивое равновесие береговых областей и островных государств» и благодаря международной организации, а также лично сотрудника Секретариата ЮНЕСКО Алексея Евгеньевича Сузюмова. Эта коллекция наибольший интерес вызывает у детей и подростков, которые приходят в музей на краеведческие занятия, мероприятия, лекции и экскурсии.