Samlingen af hvirvelløse dyr (undtagen insekter og visse andre leddyr) har af historiske grunde specielt fokus på den marine fauna. Geografisk er repræsentationen særligt god for områder, hvor Danmark har været nationalt til stede: dansk havområde, Grønland, Nordatlanten generelt og vore tidligere tropekolonier. Samlingen rummer store mængder original- og typemateriale fra perioden 1760 og hundrede år frem, hvor dyrerigets beskrivelse virkelig tog fart. Af senere, vigtige indsatser kan nævnes “Dana”-ekspeditionernes plankton, “Galathea” Dybhavsekspeditionens indsamlinger og fra de senere år de store materialer af tidligere ret ukendte eller helt ubeskrevne, såkaldte meiofauna-dyr.