Samlingen av hvalskjeletter har vært en viktig del av museets historie og forskning. I 1834 begynte museets grunnlegger, H.F.K. Christie, å samle hvalskjeletter. På slutten av 1800-tallet førte den norske hvalfangsten til god tilgang på materiale, og museet kjøpte både hele hvaler og ferdigkokte skjeletter fra hvalfangere langs Vestlandskysten. Samlingen vokste raskt, og ble en verdifull ressurs i den internasjonale museumsverdenen. Museet kunne bytte, selge og gi bort skjeletter til andre europeiske museer, og ansatte preparerte og kokte selv skjeletter i museumshagen frem til et stykke ut på 1900-tallet.