COLLEZIONI PALEONTOLOGICHE
Le collezioni paleontologiche comprendono diverse migliaia di 
esemplari raccolti in quattrocento anni di storia del museo. Le raccolte più significative sono state acquisite a partire dalla metà dell’ottocento in seguito alla nascita del Museo di Geologia e Mineralogia.Purtroppo durante la seconda guerra mondiale il Museo Paleontologico, allora ubicato in via S. Maria a Pisa, subì gravi danni a causa di due bombardamenti e successivi saccheggi; di conseguenza alcune collezioni andarono perdute o risultano incomplete.
COLLEZIONI ZOOLOGICHE
Le collezioni zoologiche annoverano circa 290.000 preparati, di cui circa 50.000 catalogati.
Meritano una particolare menzione le collezioni di:
malacologia;
entomologia;
erpetologia;
primatologia;
ornitologia;
osteologia dei cetacei;
anatomia comparata.
COLLEZIONI MINERALOGICHE
Dalle notizie di archivio risulta che sin dalla fondazione venissero conservati nella Galleria anche esemplari del regno minerale; tuttavia, la collezione più antica presente in Museo risale solo alla metà dell’Ottocento, quando fu istituita, a Pisa, la prima cattedra di esclusiva competenza delle Scienze della Terra.
Nel 1844 Paolo Savi, insigne studioso delle materie naturalistiche, decise di scindere la sua cattedra in una di Mineralogia e Geologia, che affidò Leopoldo Pilla, da Napoli, e in una di Zoologia e Anatomia Comparata che mantenne per sé. Leopoldo Pilla portò con sé la collezione vesuviana (di cui 269 campioni sono attualmente presenti in Museo) segnando l’inizio dell’attuale settore mineralogico.
Successivamente, tra la fine dell’Ottocento e gli inizi del Novecento, Antonio d’Achiardi e Giovanni d’Achiardi (padre e figlio) ampliarono la collezione, in particolare per quanto riguarda il marmo di Carrara e le pegmatiti dell’Elba.
Un ulteriore sviluppo delle collezioni si è avuto negli ultimi venti anni grazie agli studi di ricercatori pisani.
L’esposizione generale di mineralogia fu inaugurata nel 1993; chiusa nel 1998 per inevitabili lavori di ristrutturazione, è stata recentemente riaperta al pubblico.
La nuova esposizione trova spazio in un ambiente molto suggestivo di circa 350 metri quadrati ed è suddivisa in due sezioni principali: sistematica e regionale.
Vi sono spazi dedicati ai minerali fluorescenti, alle meteoriti ed alle gemme.