A Magyar Természettudományi Múzeum (akkor még Magyar Nemzeti Múzeum) legrégebbi, még meglévő leltárkönyve (Catalogo Reinventionali) 1821-ből származik. A könyvben az első bejegyzés (egy egyiptomi múmia) után mindjárt egy spirituszban tartósított denevér szerepel. Az Emlősgyűjtemény fejlődése azóta is töretlen. A világháborúk és az 56-os forradalom során a szovjet belövések pusztításai – melyek egyes gyűjteményeket szinte teljesen megsemmisítettek – az Emlősgyűjteményt szerencsére elkerülték, és csak néhány, kiállításban szereplő kitömött nagyemlős-preparátum vált a tűz martalékává. Bár – a csoport jellegéből adódóan – a gyűjtemény példány- és fajszámát tekintve nem tartozik a legnagyobbak közé a múzeumban, mindegyik vezetője számottevően hozzájárult gyarapodásához. A Kárpát-medence emlőseinek feltárása már a 19. század elején elkezdődött, azonban az egzotikus tájakról származó állatok száma is a kezdetektől fogva gyarapodott, különböző vásárlások (London, Amszterdam és hazai preparátor-vállalatok) és amatőr vagy éppen professzionális gyűjtők, pl. Xántus János, Bíró Lajos vagy Kittenberger Kálmán utazásai révén. Emellett több jelentős vadászati gyűjtemény is a múzeumba került.
A gyűjtemény Európa 10 legnagyobb és leggazdagabb emlősgyűjteménye közé tartozik, több mint 40 000 példányt és 1660 fajt tartalmaz. Könyvtárában 1600 emlőstani tárgyú könyv, valamint csaknem 20 000, adatbázisban feldolgozott különlenyomat található.
A hagyományos bőr-, koponya- és folyadékos gyűjtemény mellett helyet ad csonttani-, baculum-, hallócsont-, szőr-, szövetminta- és bagolyköpet-gyűjteménynek is. A montírozott preparátumok száma meghaladja az 1200 példányt.