Die Wirbellosensammlung
Unsere Sammlungen enthalten vor allem Belege der regionalen Fauna, aber auch weltweit gesammelte Arten aus den verschiedensten Wirbellosengruppen.
Die Korallensammlung zählte bereits im 19. Jahhundert rund 200 Objekte und ist neuzeitlich durch Dietrich H. H. Kühlmann nicht nur wissenschaftlich aufgearbeitet, sondern durch Stücke seiner Sammlung ergänzt worden, sodass etwa 1.000 Steinkorallen aus dem Pazifik und Atlantik eine Kollektion bilden (inklusive Typenmaterial). Das Material enthält zudem koordinatengenaue Fundortangaben. Unter dem Material befinden sich auch Paratypen von Kühlmanns Steinkoralle Stylophora kuehlmanni und Stylophora mamillata, die Kühlmann im Roten Meer entdeckte und die später von Georg Scheer und Gopinadha Pillai beschrieben wurden. Außerdem enthält die Kollektion auch mehr als 20 Erstnachweise für das Rote Meer. Insgesamt enthält die Steinkorallensammlung des Museums 271 Arten sowie nicht näher bestimmte Hornkorallen, vor allem aus dem 18. Jahrhundert.
Arthropoden machen nach Arten- und Individuenzahl den größten Anteil der Sammlung aus, wobei rund 95 % auf die Insekten entfallen. Für Schmetterlinge, Hautflügler und Tierläuse sind Typen vorhanden. Es sind eine Vielzahl Insektenordnungen aus den verschiedenten Faunenregionen enthalten, vor allem Odonata, Blattoptera, Orthoptera, Phthiraptera, Auchenorrhyncha, Heteroptera, Coleoptera, Neuroptera, Hymenoptera, Trichoptera, Lepidoptera, Siphonaptera und Diptera. Zu den ältesten erhalten gebliebenen Insektenbelegen zählen Larven und Imagines von etwa 200 heimischen Schmetterlingen, die um 1870 von dem Arnstädter Naturalienhändler Ramann erworben wurden.
Die Libellen-Kollektion, für die neben Material aus altem Bestand und exotischen Belegen insgesamt 47 heimische Arten in rund 650 Individuen vorhanden sind, enthält auch für Thüringen seltene oder bereits verschwundene Arten. Außerdem verfügt kein anderes deutsches Museum über eine so umfangreiche Kollektion von präparierten Tierläusen, wobei der Schwerpunkt auf den Federlingen liegt. Gesammelt wurden diese in Europa, Asien, Afrika und Australien. Die von Dr. Eberhard Mey in jahrelanger Forschungsarbeit zusammengetragene Sammlung befindet sich momentan zur wissenschaftlichen Bearbeitung als Dauerleihgabe im Zentralmagazin Naturwissenschaftlicher Sammlungen in Halle (Saale).
Bedeutend ist außerdem die Sammlung heimischer Schmetterlinge von Helmut Steuer. Seine durch Sammlungsbelege fundierten Forschungen ergaben Nachweise für 2.277 Schmetterlingsarten in dem Gebiet rund um Bad Blankenburg. 895 Arten in 14.616 Individuen verzeichnet seine im Museums befindliche Sammlung, die es 1994 als Geschenk erhielt. 2006 bereicherte die Schenkung einer Sammlung von über 500 Kleinschmetterlingsarten von Hans-Helmut Brainich diese Belege der regionalen Lepidopterenfauna. In der Schmetterlingssammlung befindet sich zudem ein Typus-Exemplar von Papilio weiskei, gesammelt 1899 am Aroa River in British New Guinea.
Für die Käfer ist die Sammlung des Pfarrers August Ludwig Gutheil aus Dörnfeld bei Königsee zu nennen, die 1888 für das Naturalienkabinett erworben wurde. Sie umfasst etwa 12.000 thüringische Arten in circa 15.000 Belegen. Die Käfersammlung Brainich beinhaltet rund 500 Arten aus den verschiedensten Familien für die Region des unteren Schwarzatals. Typen existieren für zwei Rüsselkäferarten aus Neuguinea und einem Blatthornkäfer aus Queensland/Australien - Gymnopholus weiskei, Aroaphila cyphothorax und Saulostomus weiskei.
Die Hautflügler ragen durch die Sammlung Otto Schmiedeknechts heraus, der für einige Zeit das Amt des Kustos des Naturalienkabinettes inne hatte. 1919 erwarb das Museum seine Hymenopteren-Kollektion, die sich hauptsächlich aus Schlupfwespen zusammensetzt. Sie beläuft sich auf 2.200 Arten in 6.500 Exemplaren mit frühestem Sammeldatum 1875. In der Sammlung befinden sich auch zahlreiche Typen von Arten, die Schmiedeknecht zwischen 1878 und 1924 beschrieb.
Schnecken und Muscheln machen etwa 40.000 Belege aus, die sowohl Meeres- als auch Land- und Süßwassermollusken beinhalten. Die Sammlung entstand unter anderem aus mehreren angekauften Einzelsammlungen, etwa 1788 von Johann Richter aus Leipzig, 1860 von Heinrich Carl Küster (Bamberg) oder 1897 von dem Rudolstädter Apotheker Carl Dufft. Darin befindet sich wissenschaftlich wertvolles und (unerschlossenes!) Typenmaterial.
Historisch interessant sind auch einige Meeresschnecken, die während der ersten Südsee-Reise James Cooks von 1768 bis 1771 gesammelt und über den Naturalienhandel von London nach Rudolstadt gelangten. Ungeklärt ist bisher auch, ob die drei von Emil Weiske in "British New Guinea" gesammelten Landschneckenarten Typusexemplare sind.