Les sciences de la Terre sont dûment représentées : météorites, minéralogie, paléontologie, avec une très importante collection de vertébrés fossiles du tertiaire, mondialement connue. Les sciences de la Vie comportent une collection d'oiseaux (toutes les espèces d'Europe et de nombreuses espèces exotiques), de mammifères avec en particulier la 2ème collection de primates en France et de nombreuses espèces disparues ou en voie d'extinction.
Les sciences de l'Homme sont également très bien documentées : l'anthropologie avec des momies sud-américaines et l'ethnographie avec des collections océaniennes, africaines et malgaches. C'est le premier musée au monde à avoir créé une galerie de préhistoire (la Galerie des Cavernes).
Un jardin botanique agréé Jardin botanique de France est à voir en fin de parcours.
Il illustre la relation de l'Homme à son milieu.