Насчитывает 1850 работ, выполненных на холсте, картоне и фанере (в основном маслом, реже темперой). С начала XX века в разное время в стенах музея работали лучшие российские художники-анималисты В.А. Ватагин, АЛ. Комаров, Н.Н. Кондаков, В.В. Трофимов, К.К. Флеров, А.Н. Формозов, В.А. Белышев. Их замечательные полотна, значительную часть которых можно увидеть в экспозиции музея, составляют ядро коллекции. В частности, в музее экспонируется известная серия картин (холст, масло) по зоогеографии В.А. Ватагина, выполненных с авторских акварелей, специально написанных для издания «Зоогеографический атлас» профессора М.А. Мензбира (издательство М. и С. Сабашниковых, Москва, 1911 г.). Очень интересны полотна В.А. Ватагина и К.К. Флерова, на которых с большой научной достоверностью изображены вымершие животные. Большая часть их также экспонируется в залах музея. Значительное количество живописных произведений В.А. Ватагина, К.К. Флерова, М.Д. Езучевского объединены темой «Животные на службе у человека».