Насчитывает 6465 экземпляров. Наряду с коллекциями чучел и шкур млекопитающих одна из базовых коллекций Дарвиновского музея. Ее основа – чучела, сделанные А.Ф. Котсом еще в гимназические и студенческие годы, а также чучела, изготовленные или приобретенные в мастерской Ф.К. Лоренца. Наиболее широко в коллекции представлены следующие семейства: Тетеревиных – 650 экземпляров, Колибри – 530 экземпляров, Фазановых – 380 экземпляров, Утиных – 382 экземпляров, Бекасовых – 332 экземпляров, Ястребиных – 218 экземпляров. В коллекции находится значительное количество чучел из собраний известных зоологов П.П. Сушкина, М.А. Мензбира, Н.А. Бобринского, Г.П. Дементьева. Несомненный научный и исторический интерес представляют чучела, изготовленные из шкурок, привезенных участниками тибетских экспедиций Н.М. Пржевальского (сам Н.М. Пржевальский, П.К. Козлов, В.И. Роборовский), такие как тибетский улар, ушастый фазан, тибетская саджа, гималайский монал, водяная горихвостка. Имеется также чучело водяной горихвостки, изготовленное из шкурки, привезенной известным французским миссионером-натуралистом, исследователем Китая А.Давидом.
Важнейшее в научном плане подразделением коллекции – собрание аберративных тетеревиных птиц (тетерева, глухари, рябчики, куропатки), объемом более 600 экземпляров. Коллекция собиралась А.Ф. Котсом с начала ХХ века. В последствии в нее влились частные собрания И.И. Залогина, Д.П. Соломирского, В.Е. Андреевского, а также отдельные экземпляры из коллекций М.А. Мензбира и П.П. Сушкина. Не менее значима подборка природных гибридов тетеревиных. Среди них 42 экземпляра гибридов тетерева и глухаря (так называемые межняки), 2 экземпляра гибридов обыкновенного и каменного глухаря, 2 экземпляра гибридов тетерева и рябчика, 14 экземпляров гибридов тетерева и белой куропатки. В основном это экземпляры коллекций Ф.К. Лоренца и В.Е. Андреевского.
Интересна подборка чучел различных видов палеарктических соколов (112 экземпляров) – кречетов, балобанов, сапсанов, чеглоков. Этот материал был использован Г.П. Дементьевым при написании книги «Сокола-Кречеты» (1951 г.).
Значительный интерес также представляют чучела тропических птиц, особенно семейств Колибри, Райских птиц (112 экз.), Танагр, Котинг, Нектарниц, Зимородков, поступившие в музей, в основном, в составе национализированного в начале ХХ в. частного музея известного российского коннозаводчика, мецената и любителя естествознания А.С. Хомякова. Особую ценность представляют чучела вымерших видов птиц, таких как бескрылая гагарка, разноклювая гуйя, странствующий голубь, также поступившие в музей в составе собрания А.С. Хомякова. Здесь же необходимо упомянуть и скелет вымершего нелетающего голубя-дронта (Raphus cucculatus) с острова Маврикий. Коллекция содержит ряд чучел, изготовленных из шкурок птиц, добытых известными зарубежными орнитологами – А. Эвереттом – на Филиппинских островах и острове Борнео (Калимантан), А. Миком (известен также как энтомолог) – на острове Новая Гвинея, К. Ундервудом – в Коста-Рике, У. Розенбергом – в Колумбии, С. Брицено – в Венесуэле, А. Бушаром – в различных районах Центральной и Южной Америки.
Нельзя не отметить коллекцию пород домашней птицы, насчитывающую 520 экземпляров. Из них около 400 экземпляров – различные породы домашних кур, в том числе редкие и в настоящее время исчезнувшие. Во второй половине ХХ в. некоторые породы кур в птицеводческих хозяйствах по разным причинам либо утратили свое значение, либо были потеряны. Хранящиеся в коллекции музея чучела кур этих пород – своего рода эталоны экстерьера. Опираясь на эти материалы в 80 – 90-е годы птицеводами-любителями были предприняты успешные попытки восстановления некоторых исчезнувших пород, в том числе орловской ситцевой и павловской.