Botanik
Im Gegensatz zu den Erdwissenschaften und zur Zoologie konnte der Bereich Botanik auf keine bereits bestehende Sammlung zurückgreifen. Wichtige historische Herbarien mit Südtiroler Belegen wurden schon früh außer Landes gebracht und sind heute in den großen Naturhistorischen Museen Mitteleuropas aufbewahrt. Das Herbarium von Wilhelm Pfaff vom Beginn des 20. Jahrhunderts wurde in die Sammlung des Botanischen Gartens in Padua integriert. Die Sammlung von Rupert Huter aus der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts ist im Vinzentinum in Brixen untergebracht.
Seit seiner Gründung ist das Naturmuseum bemüht, ein umfassendes Herbarium der Flora Südtirols aufzubauen. Die Pflanzensammlung enthält zirka 14.000 Belege, von denen 8.400 in der Datenbank erfasst sind.
In den vergangenen Jahren hat das Museum mehrere größere Konvolute erworben wie die historischen Sammlungen von Arthur Ladurner (zirka 1.500 Belege, darunter auch von Pflanzen aus den inzwischen verschwundenen Feuchtgebieten des Etschtales), J. Hermer (zirka. 1.200 Belege aus dem Raum Meran), Josef Kiem (Süß- und Sauergräser, ca. 2.500 Herbarblätter) und von Norbert Hölzl (Gefäßpflanzen allgemein, ca. 600).
Der Abteilung Botanik ist auch der Fachbereich Mykologie (Pilzkunde) zugeteilt, der mit der Sammlung Azzolini über ein bedeutendes Konvolut verfügt. Sie umfasst 61 seltene Arten der Gattung Cortinarius.