Prirodoslovni muzej Slovenije čuva, proučava i predstavlja materijalnu i nematerijalnu baštinu prirodnog podrijetla te biološku raznolikost. Temelj muzeja čine zoološke, botaničke i geološke zbirke, koje se nadopunjuju prema sabirnoj politici. Kao nacionalna riznica biološke raznolikosti i geološke baštine Republike Slovenije, muzej se prvenstveno usredotočuje na sustavno prikupljanje prirodoslovne baštine s područja Slovenije. Uz građu iz Slovenije prikuplja i predmete koji su zbog stručnih, znanstvenih, kulturnih ili povijesnih razloga iznimno važni za slovenski prostor ili za pokretnu baštinu muzeja.
Stalni postav čini više zbirki. Geološko-paleontološka zbirka obuhvaća mnoge fosilne ostatke pronađene na slovenskom području. Zbirka minerala baruna Žige Zoisa, Hohenwartova zbirka konhilija (ljuštura mekušaca) i zbirka kukaca Ferdinanda J. Schmidta osnivačke su zbirke s velikom povijesnom i znanstvenom vrijednošću. Posjetitelji upoznaju biološku raznolikost Slovenije kroz alpsku, barsku, šumsku i morsku dioramu te kroz zbirke ptica, gmazova, riba i kostura različitih kralježnjaka.
Središnji eksponat Prirodoslovnog muzeja Slovenije je kostur mamuta, star oko 20.000 godina, pronađen u Nevljama kod Kamnika. Izložbeni prostor o povijesti Zemlje podijeljen je u dva tematska dijela. U prvom se objašnjavaju osnovni geološki pojmovi koji pomažu razumjeti građu Zemlje, njezinu starost te postanak i značenje fosila. Prikazan je i razvoj života u različitim geološkim razdobljima, geološka građa slovenskog područja te važnost poznavanja geologije za gospodarstvo.
Drugi dio govori o razvoju životinjskog i biljnog svijeta kroz tri velika geološka razdoblja Zemljine povijesti: paleozoik, mezozoik i kenozoik. Svako je razdoblje predstavljeno fosilima, ponajprije sa slovenskih nalazišta. Među paleozojskim fosilima izloženi su foraminifere, koralji, puževi, morski ljiljani te ramenonošci i trokrparji iz okolice Jesenica na Gorenjskom, kao i ostaci važnih paleozojskih biljaka s područja Posavskih nabora u središnjoj Sloveniji.
Mezozoik je prikazan fosilima raznih skupina životinja i biljaka, uključujući trijaski puževe iz okolice Mežice, jurske amonite iz okolice Triglavskih jezera, jurske i kredne puževe s Trnovskog gozda, kredne školjke i puževe iz okolice Sežane te ostatke kralježnjaka, osobito riba s područja Krasa. Kenozoik je bogato zastupljen fosilima raznolikih životinjskih skupina, uključujući velike foraminifere, školjke, koralje, morske ježeve, morsku zvijezdu, ostatke morskih i slatkovodnih riba te velike kopnene kralježnjake. Posebno su istaknuti ostaci fosilnog slona mastodona, kostur usatog kita, samostojeći kosturi mamuta i špiljskog medvjeda te holocenski fosili s Ljubljanskog barja.
Zbirka minerala baruna Žige Zoisa obuhvaća i mineral zoisit, nazvan po vlasniku zbirke. Hohenwartova zbirka konhilija potječe iz 1831. godine i tada je brojila 5000 primjeraka. U zbirci kukaca Ferdinanda J. Schmidta najzanimljiviji su primjerci špiljskih kornjaša zvanih drobnovratnici. U muzeju su izložene i botanička vitrina sa starijim herbarskim zbirkama te bidermajerski stolovi s mozaikom od poliranih pločica minerala i stijena. Prikazan je i nastanak zbirke kukaca te različiti načini prikupljanja kukaca u prirodi i rada u laboratoriju.