Coleções zoológicas são o registro permanente da biodiversidade do planeta. Têm o objetivo e o compromisso de preservar de forma ordenada, espécimes que representam a diversidade biológica de organismos fósseis e atuais.
Em 2011 foi iniciada a primeira coleção científica do MUCIN, a coleção ornitológica. Além desta, atualmente contamos com quatro coleções adicionais: mamíferos, moluscos, poríferos e répteis. Os processos de preparação, curadoria, tombamento, armazenamento, preservação e manutenção do acervo são desenvolvidos por estagiários bolsistas e voluntários do setor de coleções científicas, sendo supervisionados pela curadora geral e pelos curadores específicos das coleções.
Os espécimes pertencentes às coleções científicas provêm em sua maioria do Centro de Reabilitação de Animais Silvestres e Marinhos (CERAM) e de atividades de pesquisa desenvolvidas pelos pesquisadores do CECLIMAR, como o monitoramento de praias realizado sistematicamente desde 2012. Além destas fontes, também recebe doações e contribuições de outras instituições de ensino e pesquisa, bem como da comunidade local.