La collection de vertébrés, avec plus de 20.000 spécimens, comprend à la fois des spécimens naturalisés et des préparations liquides. La collection est divisée en cinq collections qui se composent:
- Poissons, Amphibiens et Reptiles (principalement conservés dans du liquide),
- Oiseaux et Mammifères (préparés principalement à sec).

Il s’agit de spécimens provenant principalement du territoire régional, provenant de recherches ou de dons d’Organismes ou de particuliers. Parmi les collections historiques, les collections ornithologiques de G. Vallon et L. Colussi sont particulièrement importantes.

La tête de l’éléphant d’Afrique, abattu au Kenya en 1939 par Italo Balbo puis donné au Musée, est sans aucun doute la pièce la plus emblématique et la plus significative du point de vue historique.