В зале минералогии месторождений полезных ископаемых представлены тематические коллекции минералов и горных пород из многих месторождений мира. Кроме того, в отдельных витринах находятся экспозиции, посвященные уральской яшме, минералам пещер, метеоритам, искусственным минералам, а также новым поступлениям. Более 700 минеральных образцов выставлены в витринах этого зала.
В зале систематической коллекции минералов экспонируются 1 750 образцов, которые представляют 750 минеральных видов. Царство минералов поистине многообразно. В настоящее время известно более 5 500. И ежегодно ученые продолжают открывать все новые и новые виды. Образцы в витринах зала размещены в соответствии с химической классификацией минералов А. А. Годовикова.
В Ильменском зале представлена систематическая коллекция ильменских минералов. В ней минеральные виды расположены согласно общепринятой кристаллохимической классификации, основанной на химическом составе и кристаллической структуре (самородные элементы и интерметаллиды, сульфиды, сульфосоли, фториды, оксиды, гидроксиды, карбонаты, силикаты, сульфаты, фосфаты, ванадаты, молибдаты, вольфраматы). Также можно увидеть коллекции минералов по типам пегматитов Ильменских гор.
Биологический зал им. С. Л. Ушкова демонстрирует разнообразие растительного и животного мира Ильменского заповедника и Челябинской области. Зал носит имя известного уральского натуралиста, много лет проработавшего в Ильменах. Значительную часть представленной экспозиции составляют чучела, выполненные С. Л. Ушковым с 1941 по 1951 год.