Vísindasöfn
Náttúrufræðistofnun varðveitir milljónir eintaka og sýna í vísindasöfnum stofnunarinnar. Þar má finna tegundir lífvera, steingervinga, set, borkjarna, steindir og berg. Margir gripanna eru sjaldgæfir og sumir finnast jafnvel ekki lengur í íslenskri náttúru. Aðrir gripir, til að mynda eintök af sömu tegund frá sama stað, mynda samfellda tímaröð sem nær yfir marga áratugi. Oft er það annað hvort ógerlegt eða of kostnaðarsamt að afla nýrra sýna og þá leita fræðimenn í vísindasöfn. Vísindasöfnin varðveita því þekkingu um íslenska náttúru sem annars væri glötuð.
Söfnin hafa byggst upp vegna rannsókna í berg- og steindafræði, jarðsögu landsins, steingervingafræði og flokkunarfræði lífvera. Safnkosturinn er því að verulegu leyti afrakstur rannsókna sérfræðinga Náttúrufræðistofnunar, en einnig hafa opinberar stofnanir, einkum Háskóli Íslands, og einstaklingar lagt til dýrmæt sýni. Safnkosturinn er varðveittur til staðfestingar niðurstöðum fyrri athugana og myndar grunn að frekari rannsóknum.
Vísindasöfnin skipta ekki aðeins máli fyrir vísindin, þau hafa einnig menningarsögulegt gildi því töluvert er til af safngripum frá frumherjum íslenskra náttúrufræða. Þar má til dæmis finna skel frá Eggerti Ólafssyni frá árinu 1755, bergsýni frá Jónasi Hallgrímssyni frá árunum 1839–1841, auk ýmissa sýna frá Benedikt Gröndal, Bjarna Sæmundssyni, Stefáni Stefánssyni, Helga Jónssyni og fleiri merkum náttúrufræðingum. Sumir þessara sögulegu gripa eiga rætur að rekja til náttúrugripasafns Hins íslenska náttúrufræðifélags, sem var stofnað árið 1889. Félagið gaf safnkostinn til íslenska ríkisins árið 1947 og rann hann síðar til Náttúrufræðistofnunar, sem þá bar heitið Náttúrugripasafn Íslands.
Safnið skiptist í fjóra umsjónarhluta eftir fræðasviðum:
Árlega er fjöldi safngripa lánaður innlendum og erlendum fræðimönnum til rannsókna samkvæmt reglum Náttúrufræðistofnunar um gripalán og sýnatöku.
Safnkostur stofnunarinnar er þó fyrst og fremst byggður upp vegna rannsókna og hentar því misvel til sýningahalds og kennslu, en styður þó við uppbyggingu sýningarsafna um náttúrufræði í samvinnu við Náttúruminjasafn Íslands.
Í sérhönnuðu húsnæði stofnunarinnar í Garðabæ er hluti safnkostsins varðveittur í þremur safnaskálum þar sem tryggð eru ákjósanleg skilyrði fyrir varðveislu.
Þurrsýnaskáli
Varðveitir meðal annars þurrkaðar plöntur, sveppi, fléttur, mosa, dýrabein, fuglshami og uppstoppaða gripi, alls um 195.000 sýni, en hvert sýni getur verið eitt eða mörg eintök. Stærð skála: 156 m2. Loftraki: 50%. Hitastig: 19°C. Engar vatnslagnir eru í veggjum, gólfi eða lofti. Eldvarnarbúnaður kæfir eld.

Votsýnaskáli
Varðveitir sýni og eintök af dýrum í eþanóli eða formalíni, alls um 261.000 sýni, en hvert sýni getur samanstaðið af einu eða mörg þúsund eintökum. Stærð skála: 169 m2. Öflug loftskipti. Hitastig: 17°C. Efnamælir vaktar eiturgufur í lofti.

Steinaskáli
Varðveitir sýni af bergi, steindum, steingervingum og borkjörnum, alls um 32.500 sýni. Stærð: 218 m2. Hitastig: 19°C.

Akureyri
Hluti safnkosts Náttúrufræðistofnunar er varðveittur í rannsóknahúsinu Borgum. Meginhlutinn eru þurrkuð eintök af plöntum, sveppum og fléttum, alls um 80.000 sýni.
