La sezione zoologica del Museo dell'Accademia dei Fisiocritici comprende reperti di particolare valore scientifico relativi soprattutto alla Toscana meridionale ed è costituita da molteplici collezioni assemblate nel corso degli ultimi due secoli. A parte le collezioni da studio, non esposte al pubblico, una serie di vetrine disposte ai quattro lati della corte dell'Accademia presentano in un allestimento ostensivo tipicamente ottocentesco una panoramica relativamente completa della composizione del Regno Animale. La presenza di intere serie di reperti appartenenti a ciascuna specie, e non di singoli campioni, crea un effetto particolarmente suggestivo ed illustra in maniera tangibile i vari aspetti della biodiversità, anche se non sempre risulta di non facile lettura secondo i moderni criteri della didattica non specialistica. Per colmare questa lacuna, i campioni zoologici del museo sono stati ripetutamente utilizzati per mostre temporanee.

Il materiale esposto comprende reperti raccolti soprattutto nel secolo scorso; non mancano tuttavia campioni nuovi, soprattutto tra gli Uccelli e i Mammiferi marini, raccolti dal 1970 ad oggi e preparati nel laboratorio tassidermico del Museo. Il contenuto delle collezioni è attualmente in fase di catalogazione informatica; tra i cataloghi pubblicati è disponibile quello relativo ai Mammiferi e lo sarà a breve quello degli Uccelli.

Il Museo aderisce ai principi della Convenzione di Washington (CITES) sul commercio delle specie protette e rappresenta un centro autorizzato CITES (N. IT 007) per la detenzione di reperti appartenenti alle specie minacciate oggetto di questa convenzione internazionale.