三层展厅以北疆皮张标本和浸制标本为主要展示内容，其中近百年的鸟类标本、近2000件两栖爬行、1600尾鱼类及兽类、无脊椎动物标本；
除此之外，还展示了一些文物史料，如：老式的地图柜、采集用的藤条筐等；另外，还有北疆博物院留存下来的，来自四位西洋画家的作品14幅《平定准噶尔回部得胜图》铜版画。
