Constituirea, îmbogăţirea şi diversificarea permanentă a patrimoniului cultural al muzeului bârlădean au reprezintat factorii determinanţi ce au impus organizarea colecţiilor pe secţii şi domenii de activitate. În acesta an 2014, centenar pentru instituţia muzeală locală, patrimoniul cultural depăşeşte numărul de 110.000 de bunuri culturale, acestea fiind repartizate la:

-secţia de Artă;

-secţia de Istorie – Arheologie;

-secţia de Ştiinţele Naturii;

-secţia Personalităţi Bârladene.

Primii paşi în formarea şi dezvoltarea patrimoniului viitoarei Secţii de Ştiinţele Naturii sunt făcuţi de localnici, mai mult sau mai puţin avizaţi în tainele Naturii, care au descoperit întâmplător resturi osteologice fosile şi le-au donat muzeului.

O altă categorie de donatori o reprezintă colecţionarii privaţi. Dintre aceştia, trebuie menţionat profesorul Maxim Iancu, care a donat o colecţie de roci şi minerale. 

După 1950, Asociaţia Vânătorilor şi Pescarilor din Bârlad a transferat muzeului local o colecţie constând în elemente naturalizate de zoologie. Aceste evenimente au permis înfiinţarea Secţiei de Ştiinţele Naturii. Perioada pregătirilor şi realizării primei expoziţii permanete a secţiei, cu tematica „Evoluţionism, petrografie şi faună locală” se  desfăşoară în intervalul 1953-1955. Expoziţia a fost realizată la parterul  clădirii centrale a muzeului. 

Dar, rolul predominant la constituirea, dezvoltarea şi permanenta îmbogăţire a patrimoniului muzeal de la această secţie, l-au avut muzeografii specializaţi în diversele discipline ale ştiinţelor naturii. Dintre aceştea îl menţionăm pe Alexandru Săidăcaru, profesor de biologie, de care sunt legate colecţiile de insecte, preparatele în formol şi reorganizarea expoziţiei permanente (1960), cuprinzând de astă dată doar elemente de faună locală, expuse după metoda sistematică.

După 25 de ani de la înfiinţare, Secţia de Ştiinţele Naturii primeşte un spaţiu nou la Casa Sturdza, clădire intrată în patrimoniul muzeului în 1978, în care activităţile secţiei s-au desfăşurat pentru scurt timp. Urmează o lungă perioadă de stagnare din cauza lipsei muzeografilor în domeniu şi a unui spaţiu adecvat realizării unei expoziţii permanente, bunurile culturale fiind păstrate în depozite.

Din 1996 secţia îşi reia activitatea prin organizarea unor simpozioane şi expoziţii temporare cu diverse tematici, punându-se accent  pe valorificarea patrimoniului muzeal propriu şi, în acelaşi timp, atragerea  în circuitul public a colecţiilor paricular. Deasemeni, s-au reluat colaborările cu muzeele de profil din ţară, prin realizarea unor schimburi de expoziţii itinerante. Enumerăm doar câteva din genericele temelor expoziţiilor temporare realizate după această perioadă: „Pietre preţioase şi semipreţioase”; „Trofee cinegetice din colecţia muzeului şi colecţii particulare”; „Falsuri şi uz de falsuri în natură”;   „Reptile exotice vii”, Predicţia seismelor şi protecţie anti seismică”, „Tehniconia  - mărturii muzeale” etc.  

În 2001 secţia primeşte un nou spaţiu la demisolul clădirii din str. Republicii, nr. 239. Aici este organizată noua expoziţie permanentă a secţiei cu tema „Flora şi fauna din judeţul Vaslui”.