连自然博物馆有各种标本近20万件，珍贵标本6千余件，一级藏品264件。馆藏特点是海洋生物标本和“热河生物群”化石标本，其中海兽标本20余种，其种类和数量在国内自然史博物馆中是最多的，其中大型鲸类、儒艮、白鳍豚、大熊猫、金丝猴、针鼹、鸭嘴兽、朱鹮、极乐鸟、蜂鸟及最早的食虫类远藤兽化石等，均为世界珍贵标本。黑露嵴鲸体长17.1米，体重66.7吨，是目前亚洲最大的黑露嵴鲸外形标本。长须鲸体长18.4米，体重 34.7 吨，是中国目前唯一的长须鲸外形标本。古莲子被埋藏距今约821～1251年，经过培育仍可发芽开花。