Il museo presenta un'interessante raccolta di flora e fauna provenienti in gran parte dalla Valle del Savio, principale area naturalistica della zona.

Sono esposte collezioni di reperti storici provenienti dai laboratori del Liceo Classico (animali naturalizzati, minerali, piante, strumenti scientifici), presentati con criteri espositivi filologici, e nuclei di reperti contemporanei (conchiglie, animali naturalizzati), presentati con criteri espositivi innovativi: dal confronto tra le due sezioni è possibile valutare l' evoluzione, nell' arco di circa un secolo, delle specie animali e vegetali presenti sul territorio cesenate. 

Il Museo è completato da un collegamento organico con il confinante Parco della Rocca, costituito da esemplari rari e significativi che formano un vero Orto botanico. Una particolarità del Museo è rappresentata dalla sua collocazione in spazi storici di rara bellezza: lo sguardo verso la Piazza e la Rocca è tra i più caratteristici e affascinanti.