La colección contiene más de seis mil especímenes, correspondientes a cerca de 600  especies. La gran mayoría de los ejemplares provienen de Uruguay pero hay algunas colecciones de otros países de América, entre las que se encuentran las obtenidas durantes las expediciones del Museo al Estado de Mato Grosso, en Brasil (año 1955) y al río Caura en Venezuela (año 1957).

Gracias al canje de ejemplares y la incorporación de pequeñas colecciones, el Museo cuenta además con material de Argentina, otras zonas de Brasil, Estados Unidos, Chile, Paraguay y algunos otros países.

Los ejemplares más antiguos datan de 1895. Con los trabajos de Juan Tremoleras la colección inicia un período de crecimiento sostenido. A mediados del siglo XX se produce un importante incremento debido una intensificación de los trabajos de campo, gracias al desempeño de los entonces colaboradores de la Sección Juan P. Cuello, Eugenio Gerzenstein y Enrique Gómez-Haedo. Posteriormente se incorporan importantes colecciones particulares, principalmente la de la Sociedad Taguató y la de la Sociedad Guazú-Birá. En este perído, la tareas de mantenimiento y la actualización de los catálogos es llevada a cabo gracias a la fructífera labor de José Abente y su esposa Estrella. El 2 de Marzo de 1977 el Prof. Rodolfo Escalante  dona su colección de aves y un importante volumen de material bibliográfico. En los últimos años, la Sección Ornitología informatiza todo el catálogo de la colección, incrementa sustancialmente la colección de esqueletos y se inicia una colección de tejidos para estudios de ADN.

Colección de pieles

La colección de pieles cuenta con unos 5500  especímenes correspondientes a más de 550  especies. Una de las principales funciones de la colección de pieles es la de documentar la presencia de las distintas especies a lo largo y ancho del territorio nacional. 

De igual importancia es su función como herramienta de identificación de especímenes. La comparación con ejemplares de la colección permite la identificación certera de ejemplares durante relevamientos, estudios ecológicos, en zoológicos, ejemplares muertos o fotografiados. A diferencia de las guías de campo, la colección permite la identificación de restos fragmentarios, aspecto crucial en estudios de alimentación de carnívoros o muertes accidentales (e.g. muertes en carreteras, en aeropuertos). En algunos casos, una sola pluma puede ser suficiente para identificar una especie.

Colección de esqueletos

La colección de esqueletos cuenta hoy con más de 300 ejemplares representando a 166 especies. Además de su utilización en estudios anatómicos y de sistemática, la colección de esqueletos permite la identificación de restos óseos, habilitando el estúdio de los fósiles y de la dieta de animales carnívoros y rapaces, a través de los restos de alimentación.

Colección de tejidos para estudios de ADN

La tecnología del ADN a  avanzado mucho en los últimos años y hoy es posible extraer ADN de una gran variedad de muestras de tejido. En vista de esto, en 1999 la Sección Ornitología adoptó como rutina la conservación de pequeñas muestras de tejidos de todos los ejemplares procesados y hoy cuenta con muestras de cerca de 200 especímenes. Los tejidos se conservan en microtubos con alcohol, a temperatura ambiente.

Esto permite la extracción de ADN de buena calidad para amplificación vía PCR. A partir de allí puede accederse a una amplia gama de técnicas moleculares de caracterización genética (e.g. secuenciación, microsatélites, RAPD) que permiten el estudio de la genética de las poblaciones, la determinación del parentesco, estudios de relaciones evolutivas entre especies, identificación de restos, etc.

Otras colecciones  

Otras colecciones en la Sección Ornitología son de menor tamaño y cumplen funciones específicas. La colección de ejemplares en líquido es pequeña, cuenta con menos de 50 ejemplares enteros, fijados en formaldehido y conservados en alcohol. Esta colección permite el estudio anatómico detallado de las partes externas e internas de las aves y también puede ser usada para estudios de sistemática. Existe una pequeña colección de nidos y huevos destinada a estudios diversos, relacionados con la reproducción. La colección de estómagos y contenidos digestivos permite estudios detallados de la alimentación de las especies. La colección de parásitos está compuesta por parásitos externos e internos encontrados durante la preparación de especímenes.

Información asociada

La información asociada a los especímenes de la colección constituye una verdadera base de datos biológicos sobre las especies representadas. El cuadro siguiente resume los datos más relevantes asociados a los ejemplares de colección: 

Ubicación geográfica	Información esencial de todo espécimen de la colección, especialmente relevante para la confección de inventarios, estudios de distribución y variación geográfica.
Fecha	Constituye un dato básico y es de particular valor en el estudio de los movimientos estacionales de las especies y la determinación de los períodos de reproducción, muda, etc.
Características del ejemplar	Algunas características, como el color de las partes sin plumas y las medidas de largo total y peso, no se conservan en el espécimen de colección y por lo tanto se anotan detalladamente.
Habitat	Descripción del habitat donde fue colectado el espécimen o donde se vieron ejemplares de la especie.
Comportamiento y ecología	Descripción de la actividad desarrollada por el ejemplar al momento de la colecta u otras observaciones sobre la especie en el lugar.
Edad	El tipo de plumaje, junto al desarrollo gonadal y la osificación y neumatización del cráneo, permiten inferir un rango etario para el ejemplar.
Sexo y estado reproductivo	Por medio del estado de las gónadas, la presencia de placa de incubación o protuberancia colacal es posible inferir el estado reproductivo del ejemplar y los períodos de reproducción de la especie.
Reservas de grasa	La cantidad de grasa es un buen indicador del estado fisiológico de los individuos y es de crucial importancia en especies migrtatorias.
Muda	El registro de recambio de plumaje en los ejemplares permite inferir los períodos de muda de las especies.

Proyectos en conjunto con otras instituciones

Base de Datos de las Aves de la Reserva de Biosfera Humedales del Este. Proyecto conjunto con PROBIDES y la ONG Aves Uruguay.

Relevamiento de zonas poco exploradas del país. Cerro Largo, Artigas, Rivera. En conjunto con la ONG Vida Silvestre.