Entre os itens provavelmente destruídos pelo fogo está o fóssil mais antigo encontrado no Brasil, achado em 1974 e batizado de Luzia. Nas coleções de paleontogia, havia o Maxakalisaurus topai, dinossauro encontrado em Minas Gerais, o primeiro de grande porte a ser montado no Brasil.
O acervo de etnologia tinha artefatos da cultura indígena, como objetos raros do povo Tikuna, e afro-brasileira, além de itens de culturas do Pacífico.
Outros destaques eram uma coleção de objetos de arte greco-romanos e de artefatos egípcios, como múmias e sarcógafos. O primeiro colaborador dessa área foi justamente Dom Pedro I, que deu parte de seu acervo ao museu.