Die Sammlungen des Museums gehen auf das Kunst- und Naturalienkabinett der Herzöge von Württemberg zurück. Im Jahr 1791 wurde das Naturalienkabinett – das heutige Staatliche Museum für Naturkunde – zur eigenständigen Institution. Seit dem frühen 19. Jahrhundert bis heute werden die Sammlungen als Basis für Forschung und Ausstellung konsequent und zielgerichtet erweitert. Heute haben sie internationale Bedeutung und umfassen etwa 12 Millionen Objekte/Serien aus den Bereichen Botanik, Zoologie, Paläontologie, Mineralogie und Geologie.
Als Archive der Natur bilden die Sammlungen die wesentlichste Ressource der Forschung und des Wissenstransfers. Die meisten Objekte sind mit zahlreichen Daten verknüpft, die in steigendem Maß in Datenbanken z.T. auch online verfügbar und recherchierbar sind.
Die digitale Sammlungserschließung und Integration in große Datenportale wie GBIF (Global Biodiversity Information Facility) ermöglichen die Analyse von großen Datensätzen in Zusammenarbeit mit anderen Forschungsinstituten und die Bearbeitung entsprechender regional übergeordneter Forschungsfragen.
Die Sammlungen stehen allen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern für Forschungsfragen zur Verfügung. Material kann in den Arbeitsräumen des Museums untersucht oder zur wissenschaftlichen Bearbeitung nach Rücksprache mit den jeweiligen Sammlungskustoden ausgeliehen werden. Typenmaterial wird in der Regel nicht verliehen. Es besteht die Möglichkeit der digitalen Bildübermittlung. Weitere Informationen erhalten Sie gerne von der bzw. dem jeweils zuständigen Wissenschaftlerin oder Wissenschaftler.
Kraft des Gesetzes zum Schutz von Kulturgut sind die Sammlungen seit 6. August 2016 Nationales Kulturgut und unterliegen damit besonderem Schutz.