Die Zoologischen Sammlungen des Naturhistorischen Museums lassen sich in drei Sammlungsbereiche untergliedern. Die Wirbeltier-Sammlung enthält heute die ältesten Objekte und reicht bis in die Gründungszeit der Rheinischen Naturforschenden Gesellschaft im Jahre 1834 zurück. Zu den absoluten Besonderheiten gehören die heute ausgestorbenen Quaggas und der Beutelwolf.
Die Entomologische Sammlung umfasst heute die umfangreichsten Sammlungsbestände. Ein Sammlungsschwerpunkt liegt hier auf den Schwebfliegen von Mitteldeutschland (Sammlung Dr. Franz Malec) und auf den Wanzen der westlichen Paläarktis (Sammlung Dr. Hannes Günther).
Die Wirbellosen-Sammlung beinhaltet vor allem Mollusken und umfangreiche Makrozoobenthos-Aufsammlung aus dem Rhein.
