Зоологічний фонд становить основу атракційних експозиційних матеріалів музею. Початок його формуванню поклав граф В. Дідушицький у середині XIX ст. Переважна більшість експонатів зібрана з теренів заходу України і сходу Польщі. Особливу цінність становлять одна з найбільших у Європі колекція альбіносів і меланістів, колекція птахів і ссавців Забайкалля кардинала Й. Сліпого, представники видів Червоної книги України.
До складу зоологічного фонду входять збори хребетних і безхребетних тварин, які представлені фондом безхребетних, малакологічним та ентомологічним фондами і фондом хребетних тварин.
