Самыми известными экспонатами из палеонтологического собрания являются скелет широкорогого оленя (первая находка в России, 1886 г.), скелет мамонта (находка 1897 г.), скелет большого пещерного медведя. В музее хранится самая большая в России коллекция зубных спиралей вымершей акулы геликоприона.
Первые чучела животных для зоологической коллекции УОЛЕ изготавливал таксидермист А.И. Гаккель. В 1887 г. на Сибирско-Уральской научно-промышленной выставке 15 его работ были удостоены Большой Золотой медали. В экспозицию Музея природы Урала включены замечательные работы В.И. Сидорова, О.В. Юланова, А.В. Калужникова.
Активно комплектовал зоологическую коллекцию музея и оформлял витрины А.А. Первушин. В экспозиции музея размещено более 200 таксидермических скульптур Артёма Анатольевича, в том числе мелкие певчие птицы и пресноводные рыбы.
В последние годы коллекция комплектуется талантливыми работами А.Е. Гурина, победителя IV Открытого чемпионата России по таксидермии (г. Москва, 2007 г.).
