La collection contient environ 700 oiseaux naturalisés dont la plupart proviennent de la collection Griveau (ces oiseaux ont été tués essentiellement entre 1880 et 1890). Le reste provient des anciens fonds du Lycée de Laval, de l’association Mayenne-Sciences et quelques naturalisations récentes.

Cette collection comprend essentiellement des espèces communes de la Mayenne, des espèces menacées d’extinctions en France (bongios nain, râle des genets, pingouin torda, guillemot de troïl et macareux moine) mais aussi des espèces exotiques (perroquets et perruches). À noter dans la collection, un fou de bassan mort d’épuisement au plan d’eau de Gué de Selle (Mézangers, Mayenne) en 1988, une cigogne blanche tuée par un chasseur en 1992 à Laubrières (Mayenne) ou encore un ibis falcinelle, espèce de passage très accidentel dans nos régions, tué en 1909 à Jublains (Mayenne).

Le musée possède également une jolie collection d’œufs d’oiseaux. Elle fut constituée exclusivement par Louis Dreux, léguée par sa femme à Mayenne Sciences, en 1970, avant d’être, finalement, déposée au muséum. La collection comprend essentiellement des pontes d’espèces paléarctiques, dont la plupart des oiseaux nicheurs de la Mayenne et de France, mais aussi certaines provenant d’espèces d’oiseaux exotiques, ainsi que d’une soixantaine d’oiseaux de volière. La présence de ces dernières pontes confère un caractère original à cette collection.