Colecția de botanică este formată din aproximativ 13.450 plante herborizate, fiind una din puținele colecții de plante existente în muzeele din țară. A fost întocmită în urma cercetării de teren a specialiștilor din muzeu, la care se adaugă cele 1.703 plante, reunite într-un herbar donat în anul 1968 de Universitatea ”Al.I.Cuza” din Iași, acestea fiind și cele mai vechi piese din colecție. Speciile de plante au fost determinate de botaniști români recunoscuți precum: C. Horeanu, I. Lupu, C. Bârcă, F. Diaconescu etc.
Piesele din colecție provin din flora României și sunt exemplare comune, rare și incluse în Lista Roșie a speciilor protejate (ex. Nuphar luteum, Nymphaea alba, Alyssum borzatum, Centaurea jankae, Onosma arenaria). Colecția cuprinde și o subcolecție cu plante întâlnite în ariile naturale protejate de pe teritoriul Dobrogei (ex. Paeonia tenuifolia, Crocus chrysantus).
