La collezione ornitologica conta circa 700 reperti ed è composta da collezioni storiche provenienti dall'originario Museo della Société de la Flore Valdôtaine, da collezioni regionali acquistate dalla LIPU, dalla collezione Bocca e da altre donazioni private. Purtroppo, i reperti appartenenti alle collezioni della Société de la Flore Valdôtaine e della LIPU sono privi di dati, pertanto non hanno valore scientifico. La collezione Bocca (367 reperti), invece, è completa di dati identificativi.
Di particolare interesse è l'esemplare di Gipeto: si tratta dell'ultimo adulto abbattuto sulle Alpi nel 1913. Conservato dapprima a cura del C.A.I., passò successivamente al gruppo Scout di Aosta, finché nel 1985 fu acquistato dal Museo.
Il settore ornitologico è arricchito dalla presenza di una collezione di uova, di provenienza non valdostana, acquistate dall'oologo Aldo Pazzuconi, autore dell'unico trattato di oologia italiana.