В последнем, самом вместительном зале собраны около трёхсот экспонатов млекопитающих - от первозверей до высших приматов. Утконос и ехидна закуплены Э.А. Эверсманом в 1842 году, Карл Линней ещё не создал свою систематику, а эти животные уже были включены в экспозицию музея. Особую ценность имеет чучело выхухоли - одного из древнейших зверьков, встречающегося в бассейнах Волги и Дона. Шкурки выхухоли пользуются большим спросом на международном рынке, однако в связи с малочисленностью охота на неё повсеместно запрещена, она занесена в Красную книгу Российской Федерации. Одним из самых ценных экспонатов нашего музея можно назвать зебру Кваггу, которая вымерла более 160 лет назад и в настоящее время осталось только несколько целых чучел этого животного. Наша квагга – это единственное чучело в России. Так же не менее интересный экспонат – это чучело зубра, которое, судя по архивным данным, является подарком Николая II нашему музею.
В музее бережно хранят собранные в течение двух столетий эк