Dauerausstellungen
Das Museum vermittelt im Obergeschoss ein nahezu vollständiges Bild der stammesgeschichtlichen Entwicklung der Tiere (Metazoa). Im Erdgeschoss befinden sich Medusen- und Evolutionssaal.
Der Medusensaal ist nach den großformatigen, farbigen Medusendarstellungen an der Decke (Freskomalerei) benannt. Diese Malereien wurden 1908 angefertigt und 1996 restauriert. In historischen Vitrinen werden laufend wechselnde Sonderausstellungen gezeigt.
Im 2008 eröffneten Evolutionssaal werden in acht historischen Vitrinen wichtige Themen der Evolutionsbiologie gezeigt. Neben einer Einführung zur Evolutionstheorie und den genetischen Grundlagen der Evolution wird u.a. die Artbildung am Beispiel der Buntbarsche des Tanganjikasees erläutert. Zu den weiteren Themen gehören die Bildung von Taubenrassen durch menschliche Zuchtwahl, die schnelle Evolution des HI-Virus sowie die Auswirkungen der sexuellen Selektion auf die Erscheinung und das Verhalten von Tieren. Hier wird auch das Skelett des von Goethe gefundenen »Fossilen Stiers« (Bos primigenius) ausgestellt.
Im Obergeschoss wird in vier Ausstellungssälen die stammesgeschichtliche Entwicklung der Organismen von der Entstehung des Lebens bis zu der heutigen Artenvielfalt gezeigt. Neben zahlreichen heute noch lebenden Tieren belegen auch Fossilfunde die Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb des gesamten Tierreichs. Ein gesonderter Raum ist den aktuellsten Erkenntnissen der Stammesgeschichte des Menschen gewidmet. Dieser Ausstellungsbereich wurde 2016 eröffnet.