A Magyar Természettudományi Múzeum gyűjteményeinek alapja főleg ajándékozásokból állt össze, amely ajándékok között szép számmal akadtak ősmaradványok is, mint például Szapáry Pál gróf gazdag fosszíliagyűjteménye (1809) vagy Rainer főherceg jégkorszaki nagyemlős csontokból álló kollekciója, melyet „szekérderékszámra” küldött a Tisza vidékéről 1811-ben. 1821-ben már 777 db kövületet őrzött a múzeum.
Gyurcsák János ezredes hagyatéka igazán sokszínű volt; a csiszolt drágakövek és ásványok mellett ősmaradványok is a múzeumhoz kerültek. Utóbbiak közül páratlan értékű az az öt kitűnő állapotú hallenyomat, melyet a Verona melletti Monte Bolca világhírű eocén lelőhelyéről gyűjtött katonai szolgálata idején.
Az 1850-es években alakult ki Kováts Gyula botanikus gyűjtése nyomán az Ősnövénytani Gyűjtemény. A gyűjteményt tovább gyarapította József főherceg több száz darabos gerinctelen fosszília-anyaga, Hantken Miksa gazdag bakonyi és németországi gerinctelen kollekciója és Lobkowitz József herceg bilini (Csehország) több ezer darabos ősnövénygyűjteménye. 1870-ben az ásvány-, kőzet- és ősmaradvány gyűjtemény „Ásvány-Őslénytár” néven önálló osztály lett. Hantken Miksa, id. Lóczy Lajos, Franzenau Ágoston nemzetközi mércével mérve is kimagasló tudású szakemberek voltak. Koncepciózus tudományos és muzeológiai munkálkodásuknak, továbbá Semsey Andor rendkívüli mértékű mecénási tevékenységének és a rendszeressé váló állami támogatásnak köszönhetően a gyűjtemény a századfordulóig majdnem kétszeresére nőtt.
Nemzeti vonatkozásai miatt kiemelkedő jelentőségű az emigrációban élő Kossuth Lajos Észak-Olaszországban gyűjtött pliocén molluszka anyaga. A kitűnő állapotú csigákat és kagylókat maga határozta és cédulázta.
Pectenes kőzetlap
Az I. világháború után, bár beszűkültek a gyűjtés anyagi lehetőségei, a gyűjtőmunka mégis új lendületet kapott. Ez elsősorban a tári munkatársaknak volt köszönhető, akik munkaidejük jelentős részét (évente több hónapot) gyűjtőúton töltötték, de bányák szakemberei is nagy mennyiségű anyagot adományoztak.
Számos látványos nagygerinces darab került a gyűjteménybe. Közülük kiemelkedik több törzsfejlődési szempontból igen fontos őselefánt-féle: a Prodeinotherium hungaricum, Deinotherium és Mastodon maradványok.
Mindezeknél is értékesebbek azok az ipolytarnóci homokkő lapok (köztük egy kisebb szoba méretű is), melyek 11 féle miocén gerinces (elefántfélék, orrszarvú, ragadozó, szarvasféle, madár stb.) lábnyomát őrzik kitűnő állapotban.
Feldebrői mamut
A dinamikus fejlődést a második világháború és különösen az 1956-os tűzvész megtörte (a tűzvészben 140 ezer leltári tételből 110 ezer pusztult el). Néhány év intenzív munkája nyomán – eltekintve a pótolhatatlan veszteségektől – a tár regenerálódott, és jelenleg mintegy 100 ezer leltározott tételt – sok millió példányt – őriz. Az utóbbi évtizedekben a gyűjtemény gyarapodása elsősorban a kutatómunkához kapcsolódó gyűjtéseknek köszönhető. Kiemelkedőek a hazai mezozoós és kainozoós anyagaink, valamint a pleisztocén kis- és nagygerinces gyűjteményünk. Nemzetközi szempontból is jelentős az utolsó egy évtizedben bekerült mezozoós gerinces anyag (Iharkút, Villány).
Iharkúti élet kiállítás