Luontokokoelma
Luontokokoelma jakaantuu kolmeksi alakokoelmaksi.
Eläintiede
Suurin kokoelma on Rannakylän kartanonherran Theophil von Pollin hyönteiskokoelma – hyvä näyte yhden alueen hyönteiskannasta tiettynä aikakautena.
Yksilöt on kerätty 1800-luvun lopussa ja 1900-luvun alussa.
Toinen suuri kokoelma sisältää 1900-luvun alkupuolella Saarenmaalta kerättyjä linnunmunia. Lukuisasta täytettyjen lintujen ja nisäkkäiden kokoelmasta 2/3 on yli sata vuotta vanhaa.
Geologia
Lukumäärältään suurimpana ovat edustettuna Saaremaan fossiilit, joiden pääosa on kerätty 1800-luvun lopussa ja 1900-luvun alussa Jaanin kerrostumasta (pääasiassa Paramajan törmältä) T. von Pollin toimesta. Fossiileista arvokkaimpia ovat Baltoeurypterusit Viitan liuskekivilouhoksesta.
Kivilajit ja mineraalit eivät ole peräisin ainoastaan Saarenmaalta. Niitä on museon vanhaan kokoelmaan tullut eri paikoista, myös Viron ulkopuolelta.
1900-luvun jälkipuoliskolta peräisin olevat kivilajit ja fossiilit on kerätty Saaremaan eri kerrostumista.
Kasvitiede
Suurimman osan kokoelmasta muodostaa Saaremaan putkikasvikokoelma. Tähän kuuluvan vanhimman kasvikokoelman kokosi Kuressaaren proviisori Valter Koost, joka keräsi 1930-luvulla kasveja Kuressaaresta ja sen lähiympäristöstä. Eräs suurimpia kasvikokoelmia on peräisin kasvitieteilijä Julius Tõlliltä, jonka keräilytyö jäi pääasiassa 1950-luvulle. Kokoelma sisältää myös vuosirengasnäytteitä, puun kasvaimia, jäkäliä ja sammalia.