Organizată în anul 1970 și dezvoltata ulterior, colecția reflectă componenta faunei entomologice a României prin cele 34.400 exemplare, colectate fie de specialiștii entomologi ai muzeului, fie obținute din donații și achiziții. Alături de speciile autohtone, colecția cuprinde și specii exotice ce aparțin ordinului Lepidoptera. De asemenea, în componența acesteia se regăsesc numeroase specii rare și foarte rare, unicate precum și exemplare tip, paratip și neotip.
Speciile ce alcătuiesc colecția aparțin ordinelor Odonata, Orthoptera, Mantodea, Heteroptera, Hymenoptera, Coleoptera, Lepidoptera și Diptera.
Piesele entomologice cele mai valoroase din punct de vedere științific și estetic sunt incluse în: „colecția de coleoptere dr. N. Săvulescu”, „colecția de diptere V. Bradescu”, „colecția de lepidoptere dr. A. Popescu-Gorj”, „colecția de lepidoptere W. Weber”.
