有各种标本近20万件，珍贵标本6千余件，一级藏品264件。馆藏特点是海洋生物标本和“热河生物群”化石标本，其中海兽标本20多种，其种类和数量在国内自然史博物馆中是最多的，其中大型鲸类、儒艮、白鳍豚、大熊猫、金丝猴、针鼹、鸭嘴兽、朱鹮、极乐鸟、蜂鸟及最早的食虫类远藤兽化石等，均为世界珍贵标本。黑露脊鲸体长17.1米，体重66.7吨，是目前亚洲最大的黑露脊鲸外形标本。长须鲸体长18.4米，体重 34.7 吨，是中国唯一的长须鲸外形标本。古莲子被埋藏距今约821～1251年，经过培育仍可发芽开花。该馆还保存着成套的台湾省昆虫和大量的世界昆虫标本及德国、日本、朝鲜、苏联等国的岩矿标本。其中朝鲜半岛的正长石晶族，其晶簇之大，晶形之美，为国内外罕见。
该馆基本陈列分为海洋生物、地质矿产、生命的起源与人类的出现、动物和植物5大部分，共陈列标本4853件。其中黄海、渤海海洋生物陈列突出了地方特色。大型鲸类标本陈列，国内居首，国外也屈指可数。该馆还经常举办各种专题展览，如:《中国毛人图片展览》、《优生、优育、优教育》、《法国性的自然史展览》、《世界昆虫展》、《南极展》、《南海展》等。
该馆参与了省市和全国的动物志、植物志等书籍的编写工作。《中国毛人》一书获1983年全国优秀科技图书二等奖；《蛇岛考察》获1978年省重大科技成果奖。
该馆还常与国外进行学术交流。1984年9月，日本北九州市自然史博物馆应邀到该馆展出了《世界的昆虫》。1986年8月，该馆应邀到日本北九州市、午鹤市展出了《东北的鸟兽》。 天然翡翠（Jadeite）
翡翠的主要矿物为硬玉，摩氏硬度6.5~7，致密、坚韧，是名贵的玉石原料。翡翠一名在中国古代原本为二鸟名，即翡，赤羽雀；翠，翠羽雀。因翡翠二鸟的羽毛很美，古人常用其制作首饰，并称之为翡翠。直至明末清初翡翠一词渐指以硬玉矿物为主的玉石。
成品翡翠在商贸上按加工工艺分为四类：天然、改善、合成、仿制。
天然翡翠：未经任何人工处理的天然品，俗称A货。
改善翡翠：经过漂白填充处理后可使翡翠保持短暂的美丽外观，这样的翡翠俗称B货；经过染色、浸色、锔色、镀膜和辐射加色等手段，使翡翠保持短暂亮丽颜色，这样的翡翠俗称C货。
合成翡翠：指在实验室通过配料在一定的温压环境下形成的与天然翡翠的化学成分、矿物成分十分接近的品种。
仿制翡翠：一般指一些绿色或部分绿色的其它宝石、单晶矿物、人造品及在外观上相似翡翠的物品。
庄河陨石 （Zhuanghe Stone Aerolite）
1976年陨落于大连市庄河境内，属于球粒石陨石。
陨石是空间物质陨落到地球上的流星体，可分为三大类：第一类是铁陨石，主要成分是铁镍合金，含铁90%左右，比重较大，这类陨石占总数6%；第二类是石陨石，这类陨石数目较多，占总数的92%，它的成分硅酸盐占90%，其次是铁镍合金；第三类是铁石陨石，铁镍与硅酸盐各占一半，这类陨石较少，只占总数的2%。此外，我国还有称为“雷公墨”的玻璃陨石，它们可能不是直接从空间来的，而是大陨石冲击地表砂岩，熔融后迅速冷却形成的。陨石标本对推断地球化学成分、探讨天体演化等有着重要的作用。
金刚石 (Diamond)
金刚石素有“硬度之最”和“宝石之王”的称号，由于它具有超硬、耐磨、热传导、半导体及透远红外光等优异的物理性能，而被广泛应用于各工业领域。能用于琢磨宝石的金刚石，称为钻石，是最贵重的宝石，由于它具有极高的色散，古时被称为“夜明珠”。
这里的金刚石产于大连市瓦房店金刚石矿，重15.95克拉。该矿已探明储量占全国总储量的54%，是亚洲最大的金刚石矿，瓦房庄金刚石矿的发现，使中国金刚石总储量跃居世男第10位。该矿生产的全刚石以质优、宝石级含量高而闻名于世。其产品在国际钻石市场上享有很高的声誉。 孟氏丽昼蜓
孟氏丽昼蜓与昼蜓科的其它化石相比较，在演化上更为原始。主要体现在以下几个方面：后翅臀套较小，仅有6至7个翅室，径增脉（Rspl）缺；后翅CuAa脉弯曲，带有5个明显的后分支；前翅MP脉短，终止于翅后缘近翅结处；翅痣下有一个明显的支脉；后翅CuAa和MP域基部较窄，在三角室下方仅有1排翅室。
孟氏丽昼蜓的发现，对于九佛堂组的时代归属早白垩世提供了新的证据。
鹦鹉嘴龙
这是一件世界上罕见的、迄今为止所发现的个体数量最多的一窝恐龙化石标本，由34条鹦鹉嘴龙幼体和1个成年鹦鹉嘴龙个体组成。幼体平均长度在23cm左右，其头骨愈合疏松，骨缝明显，反映出是一群刚出生不久的幼仔。它的发现证明：恐龙具有育幼行为。
孟氏大连蟾
该标本为模式标本，保存极为完美，是迄今为止唯一一件具有完整皮肤印痕的蛙类化石。其鉴定特征是：头骨大，且宽大于长，上颌骨上具密集的梳状细齿，额顶骨愈合。肩带弧胸型，椎体后凹型，荐前椎9枚，前3枚躯椎具有短的肋骨。荐椎横突宽阔，呈大的扇形。尾杆骨长于荐前椎总长度。前肢粗短，后肢细长。胫腓骨与股骨等长，跗节长小于胫腓骨的一半。 库氏砗磲Tridacna cookiana
砗磲是具有外壳贝类中的“巨人”和“寿星”。最大砗磲的贝壳长可达1.8米，重量可达200公斤以上。寿命可达百年左右。它的贝壳外面有几条很深的沟，如同车轮压在泥泞路面上的车辙，砗磲的名字也由此而来。砗磲的种类较少，分别为砗（石豪）、库氏砗磲、无鳞砗磲、鳞砗磲、长砗磲和番红砗磲6种，我国西沙群岛均有分布，在盛产砗磲的海岛渔民常把它的外壳作浴盆使用。
保护等级：中国：I级。
笙珊瑚Tubipora musica
笙珊瑚因其很多红色管状骨骼密集相连，状如乐器笙而得名。产于热带海洋中，我国的台湾、海南岛、西沙群岛、南沙群岛有分布。
鹦鹉螺Nautilus pompilius
鹦鹉螺是具有外壳的头足类软体动物，因其贝壳表面具有红褐色的波状条纹，形如美丽的鹦鹉而得名。它的贝壳背腹旋转，壳内由隔壁分成很多小室，小室之间由中空的管相通，靠壳口最外面的一室是它居身的地方叫“住室”，其余的小室充满空气，称为“气室”。鹦鹉螺可通过调节气室里面空气的含量使身体沉浮于海洋中。
鹦鹉螺因有笨重的外壳，活动不便，平时栖息在深海海底，用触手在海底爬行，有时也用漏斗喷水遨游大海，尤其在暴风雨过后风平浪静的夜晚，喜欢集群漂浮在海面上，但不久又回到海底，所以很少见到活的鹦鹉螺。
鹦鹉螺主要分布在热带和亚热带海域，我国台湾和海南岛有分布，数量较少，是我国I级保护的野生动物。
保护等级：中国：I级。
金斑喙凤蝶
体长29mm，翅展91mm。中国特有珍稀蝶类，分布于海南、广东、福建等地。雄蝶体、翅翠绿色，前翅黑色、黄绿色的脉纹交错其间，后翅中央有2个金黄色大斑，尾突细长，端部黄色。由于数量稀少，国际濒危动物保护委员会（IUCN）将其列为K级（险情不详种类）或R级（个体数量极少级），中国列为I类保护动物。
琴步甲
体长76mm，宽35mm。分布于东南亚热带原始林中。因头和体翅的外形类似提琴而得名。其背腹扁平，适应树皮下狭窄的空间。 双吻前口蝠鲼Manta birostris (Walbaum)
地方名：虾(鱼朋)、魔鬼鱼
英文名：Devilfish 日文名：オニイトマキエイ
分类：鲼形目，蝠鲼科，前口蝠鲼属
特征：体盘菱形，宽为长的2倍多，尾细长如鞭。眼圆形。喷水孔小，三角形，位于眼后，距眼较远。鼻孔恰位于口前两侧，出水孔开口于口隅。口很宽大，前位，下颌中部突出于吻前。齿细小而多，只下颌具1齿带，上颌无齿。鳃孔很大。背鳍1个；尾刺短宽；尾鳍消失。
生境：为暖水性中上层鱼类。食游泳甲壳动物或成群小鱼。
分布：大洋性鱼类，大连市黄海北部亦有。
价值：可食用。
东方旗鱼Histiophorus orientalis Temminck et Schlegel
地方名：旗鱼、帆鱼、平鳍旗鱼
英文名：Sailfish 日文名：バショゥカジキ
分类：鲈形目，旗鱼科，旗鱼属
特征：第二背鳍与第一背鳍间有一段距离，第一背鳍前部鳍棘约为中部鳍棘长的1/2。体侧具许多淡色斑。第一背鳍特别高大，帆状。腹鳍较长，仅有一枚鳍棘，可折叠入腹凹内，几伸达臀鳍。除吻部裸露外，其余均被针状圆鳞，多埋于皮下。尾柄较细，每侧有2个短而低的隆起嵴。吻向前延伸，长而尖，似剑形。胸鳍位低。头、体背为青蓝色。
生态：为热带、亚热带海洋上、中层大型凶猛鱼类。
分布：大洋性鱼类，大连市沿海亦有。
价值：可食，少见。
矛尾翻车鲀Masturus lanceolatus (Lienard)
英文名: sharp tailed sunfish 日文名: ヤリマンボウ
分类：鲀形目，翻车鲀科，矛尾翻车鲀属
特征：体短卵圆形，侧扁而高，体长约为体高1.5倍。皮肤粗糙，内无骨板。口小，前位。背鳍和臀鳍相似，高而窄，呈尖刀状，位于体的后部。胸鳍短圆形。背鳍和臀鳍鳍条后延，在体后端相连，形成舵鳍，其中央的鳍条延长，呈矛状突起。幼鱼体有有瘤状尖棘，奇鳍形状与一般鱼相似，随年龄增长而棘突渐消失，背、臀鳍也渐尖长。
生态：为热带海洋中广泛分布的漂游性鱼类，晴天风平浪静时，常将背鳍露出水外，索食浮游生物，遇风浪时则将身体平卧。体较大，体长可达2.5~3m。
分布：世界各热带海区，我国南海、东海有之，但少见。
价值：不大。此标本为我馆2004年3月征集的，全长1.12米。目前为本种标本之最。
日本单鳍电鳐Narke japonica (Temminck et Schlegel)
英文名:Electric ray 日文名:シビレエヒ
分类：电鳐目，单鳍电鳐科，单鳍电鳐属
特征：眼小而突出；喷水孔边缘隆起；前鼻瓣宽大，伸达下唇；皮肤柔软。背鳍一个。头侧与胸鳍间有大型发电器。体盘亚圆形。腹鳍外角不突出，后缘平直。尾具侧褶。背部赤褐色，具少数不规则暗斑。鳃孔5个，狭小，直行排列。齿细小而多。
生境：近海底栖鱼类。
分布：我市沿海，但很少见到。
价值：可食。
此两种黄渤海常见。
大连平鲉Sebastes sp.
分类：鲉形目，鲉科，平鲉属
标本20000501号体长148mm,♀；标本20000502号体长141mm,♂和20021101号体长204 mm,♀。采自黄海北部。属鲉科。背鳍ⅩⅢ－12；臀鳍Ⅲ－6；胸鳍16~17（下部不分枝鳍条9~10，游离状，游离部分约占1/3～1/7）；腹鳍Ⅰ－5；侧线鳞46～48，12～14/20～24。体侧黑褐布满桔黄色斑点，几乎每一鳞片中部一个，奇鳍上的黄斑较大。头背部黑褐、腹部及胸腹部浅灰褐色，背鳍边缘黑褐；福尔马林浸存后，黄斑渐退为乳白色。易与铠平鲉混淆，区别在：A体色明显不同，铠平鲉眼后鳃盖上有一明显黑斑且腹鳍上有褐色小斑点。B背鳍、胸鳍不分支鳍条数皆不同且大连平鲉粗厚。C大连平鲉侧线鳞46~48而铠平鲉29~30。D大连平鲉眼间隔约等于眼径，而铠平鲉为眼径的一半。为新种。 种 名：版纳鱼螈
学 名：Ichthyophis bannanica Yang
英文名： Yunnan Caecilian
科 名：鱼螈科 Ichthyophiidae
国内分布：云南、广东、广西
我国发现较晚，生境破坏严重，尚无保护措施。
种 名：大鲵
学 名：Andrias davidianus (Blanchard)
英文名： Chinese Giant Salamander
科 名：隐鳃鲵科 Cryptobranchidae
国内分布：华北，华中，华南，西南
大鲵又称“娃娃鱼”，是世界现存最大的两栖动物。
种 名：哀牢髭蟾
学 名：Vibrissaphora ailaonica Yang,Chen and Ma
英文名： Yunnan Mustache Toad
科 名：铲足蟾科 Pelobatidae
国内分布：云南
我国特有种，仅见于云南景东哀牢山与无量山以及西双版纳。 海龟
生活在海里的龟，个体都比较大，身体呈流线形，四肢呈桨状，高度适应海洋生活，分布虽广泛，但数量稀少，都是极珍惜的保护动物。产卵季节，母龟夜晚爬上岸，将几十到上百个卵产于沙坑内，7—10周后的夜晚，小海龟几乎同时孵出，凭本能向大海奋力爬行。棱皮龟是世界最大的龟，体重可达1000公斤，全身覆盖革质的皮肤，背上有七条纵棱。
蟒蛇 Python molurus bivittatus
最大的蟒蛇是产在南美的水蟒，可达11米长，中国产的蟒蛇一般只有5—7米。蟒蛇捕食时，用粗壮的身躯把猎物缠死，再囫囵吞下。蟒蛇腹部有后肢脚爪的痕迹，这表示它是从像蜥蜴一样的动物演化而来的。蟒蛇是国家一级保护动物。
扬子鳄 Alligator sinensis
游弋在长江流域被誉为“活化石”的扬子鳄，是中国特有的珍稀野生动物，它经历了沧海桑田，顽强地生存了两亿个春秋，是国家一级重点保护野生动物。值得庆幸的是人工繁殖扬子鳄已获得成功，使得这一珍稀物种的生存和繁殖成为可能。 云南黄连（Coptis teeta）
云南黄连产于云南西北部及西藏东南部，根茎含黄连碱、小檗碱等多种生物碱，是黄连类药用植物的上品，现野生资源极少，难以采到，已被列为国家二级保护植物。
云南穗花杉（Amentotaxus yunnanensis）
云南穗花杉零星分布于云南东南部及贵州西南部。由于森林采伐过度，致使数量明显减少，有灭绝的危险，被列为国家一级保护植物。
羊角槭（Acer yangjuechi）
羊角槭仅分布于浙江西天目山狭窄的范围，数量极少，长势已衰退。该植物种子不孕率高，天然更新能力很弱，已经陷入灭绝的险境，被列为国家二级保护植物。
滇桐（Craigia yunnanensis）
滇桐的木材可做家具和乐器，根和叶入药，树皮可造纸，种子可榨油，产于云南南部、贵州南部和广西西南部，生于海拔1400~1700米的山地森林中。由于分布区小，又常遭人为破坏，目前已经处于濒危状态，被列为国家二级保护植物。
多毛坡垒（Hopea mollissima）
多毛坡垒是我国热带雨林的重要组成成分，还是优良的特种建筑用材，其木材十分经久耐用。其分布区仅限于云南南部屏边、绿春、河口、金平、江城等县海拔800米以下的山地。由于森林破坏、生境恶化，目前已陷入濒临灭绝的境地，被列为国家一级保护植物。 黑鹤
黑鹳：常栖息于开阔的森林、湖泊、溪流、沼泽地带。主要以小型鱼类为食，也吃小型爬行类、无脊椎动物。几乎遍布全国。
丹顶鹤
丹顶鹤：栖息于湖泊、草地、海边滩涂、芦苇、沼泽等近水浅滩地带。捕食水中鱼虾。夏季在黑龙江流域繁殖，冬季至东南沿海各省越冬。
雪鸮
雪鸮：栖息于冻原带、苔原森林、平原和旷野中。以啮齿类为食，也捕食鸟类。国内见于黑龙江、辽宁和新疆西部。
极乐鸟
极乐鸟：又名“天堂鸟”，主要产在澳洲，栖息在热带密林中，主食昆虫、兼食浆果等：又名“天堂鸟”，主要产在澳洲，栖息在热带密林中，主食昆虫、兼食浆果等。
兽类
灰鲸Eschrichtius robustus ( Lilljeborg )
保护等级：中国：Ⅱ；CITES：附录Ⅰ。
灰鲸隶属灰鲸科灰鲸属，体粗短呈纺锤型，头部较短。头部表皮上有如同被针刺的针眼分布。体色为暗灰色。
该标本是1996年12月在大连庄河沿海近岸搁浅死亡的，雌性，体长11.95米。
黑露脊鲸Eubalaena glacialis (Müller,1776)
保护等级：中国：Ⅱ；CITES：附录Ⅰ；IUCN：濒危（EN）。
黑露脊鲸属露脊鲸科露脊鲸属，身体短粗，没有背鳍，头大，且覆有角质瘤。体呈黑褐色，腹面颜色较浅，有云状或条纹状斑块，鳍肢和尾鳍均呈黑色。黑露脊鲸行动迟缓，喜栖息于水的上层，把整个背部露出水面，故名露脊鲸。
该标本为1977年在黄海北部海域捕获，雌性，全长17.10米，体重约66.7吨，是我国保存的鲸类动物标本中体重最大的。
长须鲸Balaenoptera physalus ( Linnaeus,1758)
保护等级：中国：Ⅱ；CITES：附录Ⅰ；IUCN：濒危（EN）。
长须鲸隶属须鲸科须鲸属，体稍细长，呈纺锤形。背鳍呈镰状，其后缘凹进。体腹面有54—78条褶沟，由下颌前部纵向延伸至脐后。体色左侧比右侧色浓。多成群游动，游泳速度可超过每小时30公里。
该标本是1959年在黄海北部捕获的，雌性，体长18.40米，体重约34.7吨。
抹香鲸Physeter macrocephalus（Linnaeus,1758）
保护等级：中国：Ⅱ；CITES：附录Ⅰ
抹香鲸隶属抹香鲸科抹香鲸属，为齿鲸中的巨无霸。头部特别巨大，呼吸孔位于头顶前端偏左侧。体色多为蓝黑色或黑褐色。
抹香鲸潜水本领很强，最大记录达2200米。大潜水时可在水中停留55分钟。
该标本是1993年2月在东港市前阳镇沿海近岸搁浅死亡的，体长17.5米，重50余吨。
麋鹿
麋鹿是中国的特产动物，属于偶蹄目、鹿科、麋鹿属，原产于中国辽宁、华北、黄河与长江中下游。头似马、角似鹿、蹄似牛、尾似驴。体色冬天棕灰，夏天红棕；颈部至体前有一条黑褐色纵纹。雄性有角。
