As coleções científicas são o foco principal do museu. Destinam-se a pesquisa científica, e tem valor inestimável, contribuindo na formação de pesquisadores e de diversos profissionais como biólogos, médicos, farmacêuticos, engenheiros ambientais entre outros. Essas coleções consistem em espécimes preservados, em meio líquido ou a seco, associados a dados ambientais e geográficos, constituindo a base para o desenvolvimento de projetos de pesquisas que visam o conhecimento e a conservação da diversidade biológica.

Além de constituírem a base para o desenvolvimento de projetos de pesquisa de profissionais e alunos de pós-graduação, as coleções cientificas do museu, servem também de apoio para trabalhos de iniciação científica e treinamento de alunos de graduação em taxonomia e técnicas de preparação e conservação de coleções zoológicas.

Coleção de Invertebrados

Os invertebrados do Museu de Zoologia Prof.ª Morgana Cirimbelli Gaidzinski estão representados pelas coleções de Poríferos, Cnidários, Anelídeos, Moluscos, Crustáceos, Insetos e Equinodermas. Os exemplares, em sua maioria, são provenientes de coletas realizadas pelos alunos dos cursos de Ciências e Ciências Biológicas durante as saídas de campo das aulas de Zoologia e de doações da comunidade. As coleções compõem‐se de exemplares preservados, a maior parte, em meio líquido e armazenados em armários no Laboratório de Zoologia do Museu.

Merece destaque nessas coleções a presença dos espécimes: Chaceon ramosae, conhecido popularmente como caranguejo‐gigante, e Bathynomus sp., conhecido como barata‐da‐praia-gigante, ambos conservados a seco.

Coleção de Vertebrados

Os vertebrados do Museu de Zoologia Prof.ª Morgana Cirimbelli Gaidzinski estão representados nas coleções de Peixes, Anfíbios, Répteis, Aves e Mamíferos. 

A maior parte dos exemplares é proveniente de doações da Polícia Ambiental e da comunidade em geral. Geralmente, esses vertebrados são vítimas de caça ilegal, envenenamento por agroquímicos, atropelamentos e encalhes. Outra forma de entrada no acervo é resultante de monitoramentos realizados pela equipe do Museu. Espécimes oriundos de estudos realizados por pesquisadores também são recebidos pelo Museu, contribuindo, desse modo, para a sua ampliação. 

As coleções compõem‐se de exemplares preservados, em sua grande maioria, a seco, por meio da técnica de taxidermia, e por esqueletos completos ou parciais. São também constituídas por animais preservados em meio líquido, os quais são armazenados em armários no Laboratório de Zoologia do Museu. 

Salienta‐se nessas coleções a presença de alguns espécimes incluídos na Lista Vermelha da União Internacional para a Conservação da Natureza e dos Recursos Naturais de Espécies Ameaçadas, tais como: gato‐do‐mato‐pequeno (Leopardus tigrinus), gato‐do-mato‐maracajá (Leopardus wiedii), onça‐pintada (Panthera onca), veado‐campeiro (Ozotoceros bezoarticus), tartaruga‐cabeçuda (Caretta caretta) e tartaruga‐verde (Chelonia mydas).