Zoologijski zavod osnovan je 1874. godine kao katedra za zoologiju, a od 1875. godine kao Zavod u sastavu je Filozofskog (Mudroslovnog) fakulteta. Od osnivanja Prirodoslovno-matematičkog fakulteta, 1946. godine, prelazi u sastav Biološkog odsjeka. Istodobno sve do 1950. godine taj Zavod djeluje zajedno sa Zoološkim odjelom Hrvatskoga narodnog muzeja. U Zoologijskom zavodu obavljaju se opsežna istraživanja iz različitih područja zoologije. Limnološka istraživanja imaju težište na biocenologiji, saprobiologiji, kemizmu i fauni voda. Posebno su zanimljiva istraživanja ekologije i faune podzemnih voda. U području rada Zavoda je i istraživanje taksonomije, evolucije i molekularne filogenije, populacijske dinamike i ekologije nekih skupina beskralješnjaka (npr. praživotinja, žarnjaka, virnjaka, maločetinaša, mnogočetinaša, mahovnjaka, rakova jednakonožaca, rakušaca, veslonošaca, deseteronožaca, kukaca tulara, leptira, dvokrilaca i dr.) te kralješnjaka (riba, vodozemaca, gmazova i sisavaca). Uz istraživanja pridnenih životnih zajednica Jadranskog mora prati se i utjecaj onečišćenja na njihovu rasprostranjenost. Važna su i istraživanja iz područja histologije, histokemije, embriologije, animalne citogenetike i regeneracije nekih beskralješnjaka. Zologijski zavod prepoznatljiv je i po ekotoksiološkim istraživanjima i zaštiti biološkog diverziteta. U sastavu Zavoda su knjižnica te bogata zbirka zooloških preparata. Zavod surađuje s mnogim domaćim i stranim ustanovama.

Zavod za animalnu fiziologiju osnovan je 1963. godine osobitim trudom i zalaganjem prof. dr. sc. Borislava Nakića. U početku je znanstveni rad bio usmjeren na područje fiziologije i imunologije. Danas se znanstveno-nastavno i suradničko osoblje bavi znanstvenim radom u području biologije imunohematopoietskog sustava, ekotoksikologije, radiobiologije, biološke terapije tumora i metastaza, molekularne dijagnostike nasljednih bolesti domaćih životinja te ponašanjem životinja. Osim instrumenata potrebnih za nastavu i izvođenje znanstvenog rada, Zavod posjeduje i prostor u kojem se uzgajaju visokosrodni sojevi miševa i štakora.

Zavod za molekularnu biologiju osnovan je 1989. godine radi unapređivanja bioloških istraživanja na molekularnoj razini te osnivanja studijskog programa iz molekularne biologije. Istraživanja na Zavodu za molekularnu biologiju provode se u sklopu desetak znanstveno-istraživačkih projekata. Molekularno-biološka istraživanja provode se na biljnim i životinjskim modelima, a pojačana su istraživanja i iz područja biomedicine i bioinformatike. U prostoru Zavoda djeluje i Laboratorij za elektronsku mikroskopiju Biološkog odsjeka.
Zavod je odgovoran za održavanje nastave u sklopu preddiplomskog i diplomskog studijskog programa Molekularna biologija te za nastavu iz općih kolegija kao što su Biologija stanice i Genetika n¬¬a svim studijskim programima biološkog odsjeka.
Uz nastavnike biološkog odjeka, u nastavi sudjeluju znanstvenici iz različitih znanstvenih institucija, ponajprije Instituta Ruđera Boškovića.

Zavod za mikrobiologiju osnovan je 2010. godine, iako je mikrobiologija znanstvena i nastavna problematiku Biološkog odsjeka već više od pola stoljeća. Tijekom tog vremena profilirala su se dva laboratorija u kojima se najmanji i najjednostavniji biološki entiteti istražuju sa molekularno-biološkog i ekološkog aspekta. Suvremena koncepcija biologije podrazumijeva razdiobu živoga svijeta u tri područja, od čega su dva (Bacteria, Archaea) potpuno, a jedan (Eukarya) djelomično predmet bavljenja mikrobiologije. Ako se tome dodaju virusi i subvirusni entiteti, i ako se vodi računa o značenju navedenih bioloških subjekata kao uzročnika bolesti, dominantnih ekoloških i evolucijskih čimbenika, pionirskih, ali i danas nezamjenjivih modela u molekularnoj biologiji i „alata” u biotehnologiji i genskoj terapiji, lako je prepoznati posebnost i važnost mikrobiologije kao biološke grane.

ZBIRKE

• Zbirka Herbarium Croaticum (ZA)
• Herbarijska zbirka Ive i Marije Horvat (ZAHO)
• Zbirka Zoologijskog zavoda
• Zbirka mamaloškog materijala – Zbirka Đulić 
• Hrvatska nacionalna zbirka algi kremenjašica (dijatomeja)

U sastavu Botaničkog zavoda nalaze se dvije najstarije i najveće zbirke mahovina, papratnjača i vaskularnih biljaka u Hrvatskoj. 
Zbirka Herbarium Croaticum (ZA) sadržava oko 230 000 primjeraka prikupljenih u Hrvatskoj i cijelom svijetu u posljednjih 200 godina. Zbirka je smještena na Trgu Marka Marulića 20 a. Sadržava više od 200 000 herbarijskih primjeraka i sastoji se od triju zasebnih cjelina: 

• herbarija svjetske flore (Herbarium Generale) 
• herbarija hrvatske flore (Herbarium Croaticum sensu stricto) 
• kriptogamskog herbarija (Herbarium Cryptogamicum; alge, gljive, lišajevi i mahovine). 

Zbirka ZA neprekidno se dopunjuje novim primjercima koje skupljaju djelatnici Botaničkog zavoda, te donacijama biljnog materijala mnogih hrvatskih i stranih botaničara.
Herbarijska zbirka Ive i Marije Horvat (ZAHO) sadržava 71 611 herbarijskih listova koje je skupio prof. Ivo Horvat, a uredila njegova supruga Marija. Zbirka sadržava mahovine i vaskularne biljke, uglavnom s područja Republike Hrvatske, ali i drugih balkanskih zemalja.
Prvotno je bila smještena na Veterinarskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu, gdje je prof. Horvat radio od 1947. do 1963. godine, zatim u prostorijama bivše Jugoslavenske, današnje Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti, a danas je smještena na Trgu Marka Marulića 9 a, u sklopu Botaničkog vrta. Zbirka (ZAHO) više se ne dopunjuje novim primjercima. Herbarijske zbirke Biološkog odsjeka izvor su informacija za nacionalnu i međunarodnu botaničku zajednicu. U sklopu rada herbarijskih zbirki:

• provodi se sistematizacija i digitalizacija herbarijskih primjeraka
• dopunjuju se zbirke prikupljanjem uzoraka
• održavaju se zbirke učvršćivanjem primjeraka i sustavnom kontrolom štetočina.

Herbarijske zbirke ZA i ZAHO i njihov virtualni herbarij s javno dostupnim svim do sada sistematiziranim i digitaliziranim herbarijskim primjercima dostupni su na poveznici: http://herbariumcroaticum.biol.pmf.hr
Prirodoslovne zbirke neprocjenjiv su izvor informacija u raznovrsnim biološkim istraživanjima. Zbirka osušenih biljnih primjeraka s odgovarajućim pratećim podacima i unutarnjom organizacijom naziva se herbarij. Herbariji ponajprije služe istraživačima koji se bave sistematskom botanikom i taksonomijom te florom nekog područja i omogućuju uvid u raznolikost biljnih svojti, bioraznolikosti nekog područja, distribuciju raznolikosti u području, populacijske trendove u vremenu i prostoru, a iznimno očuvani primjerci mogu se koristiti za molekularna i filogenetska istraživanja. Uz znanstvenu ulogu, herbariji su važni i u nastavi iz botanike, flore i srodnih predmeta jer studente upućuju na bogatstvo i raznolikost biljnog svijeta.

Zbirka Zoologijskog zavoda nastala je osnutkom Sveučilišta u Zagrebu (1874. godine) i Mudroslovnog fakulteta. U njoj se trenutačno nalaze 2182 preparata. Od preparata za koje se zna godina izrade čak ih 69 potječe od 1882. do 1900. godine, 324 preparata potječu  od 1901. do 1950. godine, a 40 je preparata iz vremena od 1951. godine do danas. Vrijednost  Zbirke očituje se i u tome što se u njoj nalaze preparati vrsta koje su u međuvremenu postale rijetke ili ugrožene. Posebno treba istaknuti preparat gornjeg lijevog očnjaka bradavičaste svinje Phacocoerus aethiopicus (Pallas, 1766.) te preparat koji sadržava dva zuba morskog psa (Carcharodon sp.). Zubi su iskopani 1866. godine tijekom izgradnje Sueskog kanala, a Zavodu ih je 1933. godine darovao Leonardo Novaković koji ih je dobio od osobnog sluge glavnog projektanta kanala, Ferdinanda de Lessepsa. Važan je i preparat koji obuhvaća šest kutijica s pijescima skupljenima na dnu mora tijekom ekspedicije Challenger, od 1872. do 1876. godine, a u kojima se nalaze predstavnici skupina Foraminifera i Radiolaria. Zbirka najvećim dijelom obuhvaća mokre i suhe preparate beskralježnjaka i kralježnjaka, a u manjoj su mjeri zastupljeni modeli izrađeni od gipsa, plastike, voska ili stakla. Uz preparate in toto, u Zbirci se nalaze preparati koji prikazuju pojedine dijelove tijela ili kosture životinja. Na nekim su preparatima posebno istaknuti organski sustavi ili je prikazan životni ciklus pojedine vrste. Osim vrsta koje su karakteristične za Hrvatsku, u Zbirci se nalaze i primjerci koji potječu iz Europe i s ostalih kontinenata te iz Atlantskog, Tihog i Indijskog oceana.  Zbirka ima veliku edukativnu važnost jer se preparati koriste kao pomoćno nastavno sredstvo na vježbama i predavanjima iz zooloških kolegija (Opća zoologija, Beskralježnjaci, Kralježnjaci, Zoologija i dr.). Zbirka se i danas neprestano dopunjava novim preparatima. 

Zbirka mamaloškog materijala – Zbirka Đulić
Ova je zbirka nastala tijekom dugogodišnjih terenskih istraživanja sisavaca na različitim staništima u Hrvatskoj, ali i šire (Slovenija, Bosna i Hercegovina, Srbija, Makedonija). Zbirku je utemeljila i velikim dijelom prikupila naša poznata znanstvenica i profesorica Prirodoslovno-matematičkog fakulteta, dr. Beatrica Đulić. Prvi uzorci skupljeni su još potkraj 50-ih godina 20. stoljeća. Brojnošću uzoraka i brojem vrsta sisavaca koji se u njoj nalaze jedna je od većih u ovom dijelu Europe. U zbirci se nalaze ostatci ili dijelovi više od 80 vrsta sisavaca iz srednje Europe i Balkana te nalazi nekoliko holotipova i paratipova pojedinih vrsta. Sastoji se od više od 15 tisuća uzoraka koji su, ovisno o vrsti uzorka, tipološki razdijeljeni.
Zbirku čini:

• više od 10 000 primjeraka lubanja sisavaca
• nekoliko stotina „bulgova” - prepariranih koža sisavaca
• nekoliko tisuća kostura sisavaca
• nekoliko tisuća mokrih preparata sa životinjama u alkoholu.

Prilično velike serije malih sisavaca (miševa, voluharica, puhova i rovki) skupljene su na području Turopoljskog luga, Jakuševca, Čazme i na dalmatinskim otocima. Materijal iz zbirke ima iznimnu znanstvenu i kulturnu vrijednost. Mnogi znanstvenici iz Europe i Hrvatske rabili su i danas rabe pojedine uzorke iz zbirke kao komparativni materijal u svojim istraživanjima. Zbirka ima i vrlo veliku vrijednost za dobivanje podataka o rasprostranjenosti i biologiji sisavaca Hrvatske i Europe te o određenim promjenama koje su se dogodile u posljednjih pola stoljeća u teriofauni (fauni sisavaca) Hrvatske.

Hrvatska nacionalna zbirka algi kremenjašica (dijatomeja) osnovana je 2018. godine u Botaničkom zavodu Biološkog odsjeka PMF-a. To je kolekcija trajnih mikroskopskih preparata skupljenih u Hrvatskoj. Zasad sadržava više od 4000 preparata koji u će u skoroj budućnosti biti sistematizirani. Zbirka se neprekidno dopunjuje novim preparatima, a najvažnije tipskim materijalima novih vrsta za znanost koje opisuju djelatnici algološkog laboratorija.