Le collezioni di Zoologia degli Invertebrati comprendono circa due milioni di molluschi e artropodi (miriapodi, crostacei e aracnidi). Nato con il museo stesso, il fondo più ricco è quello malacologico, con circa 1,5 milioni di conchiglie.
Nel bombardamento del 1943 le raccolte di artropodi non hanno subito gravi danni, quelle di molluschi andarono invece distrutte. Si deve principalmente all'attività dei direttori del Dopoguerra, Parisi e Moltoni, la ricostituzione del patrimonio malacologico attraverso l'acquisizione di alcune collezioni private. 
Carlo Pesarini, a partire dagli anni Ottanta, ha aggiunto alla collezione di aracnidi del Karakorum di Caporiacco degli anni Trenta quella di ragni paleartici.