Экспозиция отдела природы размещена в четырёх залах. Её основу составляют экспонаты естественно-научной коллекции. Большой интерес представляют окаменелости и отпечатки морских лилий, трилобитов, кораллов и растений палеозойской эры, а также костные останки животных ледникового периода –мамонта, бизона, шерстистого носорога.
С современной флорой знакомят гербарии, мох и спилы деревьев.
Отдельным разделом выделена информация о запасах полезных ископаемых Томской области с наглядной демонстрацией образцов нефти, газоконденсата, железной руды, торфа и пр.
Естественно-научную коллекцию дополняют многочисленные чучела млекопитающих, птиц и рыб, различные муляжи, макеты, карты и схемы.