En 1811, les premières collections sont issues de cabinets privés, notamment celles de François-de-Paule Latapie (professeur d’histoire naturelle à l’école centrale de la Gironde) et de Bernard Journu-Auber (homme politique, savant, magistrat et armateur bordelais). Regroupant aujourd'hui plusieurs milliers de spécimens du monde entier, elles se sont enrichies au fil du temps suite à des dizaines de dons et d'acquisitions.
Thèmes des collections présentées dans le muséum :
- Bois et cornes
- Reptiles
- Faune régionale, constituée de nombreux de fossiles (notamment des vertébrés du quaternaire de la grotte de Pair-non-Pair, et des invertébrés du tertiaire de la réserve géologique de Saucats) et de plusieurs spécimens.
- Minéralogie générale
- Modèles anatomiques
- Zoologie générale
- Coquillages de Nouvelle-Calédonie (collection de Xavier Montrouzier)
- Polypiers
- Papillons
A noter la présence de spécimens remarquables : un éléphant d'Asie, un loup de Tasmanie ou encore une tortue géante des Seychelles.
Le passé portuaire de la ville est à l'origine de la diversité géographique des collections exposées.