Pattedyrsamlingen omfatter ca. 56.000 genstande, hvoraf den ældste genstand dateres tilbage til 1649. Cirka 1.600 af verdens 5.488 (estimeret i april 2015) pattedyrarter er repræsenteret.

Vi har imponerende serier af de fleste danske og grønlandske pattedyr, inklusive land- og marine kødædere (isbjørn, polarræv, rødrev, hvalros, sæler), gnavere (røde egern), mårdyr (eurasisk odder, europæisk grævling, mår, væsler, murmeldyr, skedehornede (moskusokse), hjortedyr (rensdyr, hjorte, rådyr) og flagermus. Det geografiske område for vores materiale inkluderer desuden særligt rige samlinger fra Østafrika, Sudan, Sydøstasien og Brasilien (inkl. materiale fra Lagoa Santa, der blev indsamlet af PW Lund i midten af 1880'erne).

Vi har en stor samling af hvaler fra Grønland og Danmark, og store serier af kaskelothval, narhval, hvidhval, marsvin og hvidnæbbet delfin.