Il materiale esposto nelle sala di ostensione è soltanto una minima parte delle collezioni che appartengono al Museo o che, di proprietà dello Stato, sono in deposito presso il museo stesso. Tali collezioni rappresentano un ingente materiale di studio, al quale attingono per le loro ricerche sia gli studiosi italiani che quelli stranieri. Tra le collezioni di studio, che riguardano i più vari campi della storia naturale, sono particolarmente ricche e di notevole valore :

• L’erbario di felci e muschi della Regione veronese, la collezione di licheni di Abramo Massalongo e quella di epatiche di Caro Massolongo.
• La collezione dei fossili di Bolca, quella dei resti fossili di animali del Quaternario e le collezioni paleontologiche generali della Regione veronese;
• Le collezioni di Artropodi della regione mediterranea, in particolare quella degli insetti italiani, la collezione dei Crostacei Anfipodi del Mediterraneo e del Mar Rosso, la collezione di ragni da tutto il mondo di Brignoli e quella di serpenti, lucertole e rane di Edoardo De Betta, quelle degli Uccelli e dei Micromammiferi;
• Le collezioni di preistoria veronese.

Di grande interesse e di ingente valore è infine il “Museo della Romagna “ (a Palazzo Gobetti , Corso Cavour 11), una ricchissima collezione di piante animali e fossili che offre un quadro completo della regione romagnola illustrandone tutti gli aspetti naturalistici. L’ordinamento, la sistemazione e la catalogazione dei moltissimi materiali che pervengono continuamente al Museo, frutto di raccolte specifiche, di donazioni o di scambi, l’allestimento secondo criteri didattici delle vetrine dell’esposizione al pubblico, le ricerche di campagna e lo studio dei materiali raccolti, si avvalgono delle attrezzature tecniche e scientifiche dei laboratori annessi ad ogni sezione del Museo (zoologica, entomologica, botanica, paleontologica, mineralogica e preistorica) e dei laboratori generali come quello fotografico, quello di tassidermia e quello di falegnameria. Inoltre presso i laboratori vengono ospitati studenti che svolgono i lavori di ricerca per tesi di laurea sotto la guida del personale scientifico del Museo. E’ possibile per il pubblico accedere ai laboratori e alle collezioni di studio previa richiesta motivata alla direzione oppure approfittare delle visite organizzate nelle giornate domenicali (vedere programma per le date).