Естественно-научная коллекция состоит из нескольких разделов: палеонтологии, минералов и зоологии. Основы её формирования заложены одновременно с открытием музея. Первые записи в Книге Поступления датируются 1983 годом. Это были интересные палеонтологические образцы костей мамонта, переданные сотрудником Государственного заповедника «Малая Сосьва» А. Васиным. Позднее коллекцию дополнили минералогические образцы и чучела представителей животного мира нашего края. Последние поступления данной коллекции датируются 2023 годом.