Colecţia de mamifere conservă un număr de 690 de piese reprezentând: mamifere naturalizate, blănuri şi mulaje.
Importanţa acestei colecţii este dată de piesele vechi care au fost colectate în anii când se semnala prezenţa lor pentru prima dată pe teritoriul României (1929 şacal naturalizat).
Importante sunt şi speciile de chiroptere, 15 din cele 17 specii prezente pe teritoriul Olteniei fiind conservate în colecţia Muzeului Olteniei, ca specii noi pentru Oltenia şi foarte rare pentru ţară.
Prin bogăţia speciilor şi importanţa lor ştiinţifică, colecţia constituie un material preţios care poate fi utilizat de către specialiştii din ţară interesaţi să cunoască fauna Olteniei.
Colecţia a fost valorificată expoziţional prin diverse proiecte tematice, cel mai important fiind: Vânatul şi vânătoarea în România.
