La collezione di mammiferi conta più di 65 reperti, prevalentemente di proprietà del Museo. Una parte proviene dall'originario Museo della Société de la Flore Valdôtaine, mentre gli altri reperti appartengono a collezioni private.
Di particolare rilievo storico sono i due esemplari di Gatto selvatico (appartenenti rispettivamente alla Société de la Flore Valdôtaine e al Museo regionale di scienze naturali), un esemplare di Lince e uno di Orso (entrambi di proprietà dell'Università degli Studi di Torino, Dipartimento di Biologia animale) e un esemplare di Lupo (proprietà del Museo di Fisica e Storia Naturale di Firenze).
La collezione osteologica è stata data in comodato d'uso al Parco Nazionale Gran Paradiso.