Zbiory muzeum historii naturalnej obejmują ponad 2 miliony eksponatów. Składają się na nie kolekcje zoologiczne, botaniczne, paleontologiczne, geologiczne i etnograficzne. Wystawy są podzielone na trzy sekcje - bioróżnorodność Rumunii, ekosystemy z różnych stron świata oraz ekspozycje prehistoryczne i poświęcone biologii morskiej.
Wystawy przyrodnicze przedstawiają m.in. taksydermie i modele zwierząt, które ustawiono w tematycznych dioramach. Znajdują się tu również zrekonstruowane szkielety zwierząt, w tym wymarłego mastodonta i współczesnego wieloryba.
Kolekcja etnograficzna i antropologiczna składa się z ponad 2 tysięcy eksponatów pochodzących z różnych zakątków świata. Wśród zgromadzonych przedmiotów znajdują się m.in. egipskie i peruwiańskie mumie, tradycyjna indonezyjska broń, afrykańskie rękodzieło czy ceramika prekolumbijska. Można tu również obejrzeć repliki czaszek z Cro-Magnon.