生物厅通过无脊椎动物、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类六个板块的内容，借助精美的生物标本和多彩的展陈形式，集中呈现了中国生物的多样性以及烟台丰富的生物资源。
现生生物是由其祖先类群经历漫长的地质历史时代演化而来。在长期的生物演化过程中，生物与环境之间形成了统一的整体。现生动物根据脊椎的有无分为无脊椎动物和脊椎动物。无脊椎动物形态结构相对简单，演化地位较低，但在数量上却占据绝对优势。
最早的鱼类出现在距今四亿三千万年前，经过长期的进化，演化出各种各样的形态结构、繁殖习性和生活习性，几乎栖居于地球上所有的水生环境。展厅中的东方旗鱼标本，是迄今已发现的游动速度最快的鱼，主要分布于南海等热带海区。
东方旗鱼
海洋空间展区“海洋空间”展区，展示有鲸鲨、大白鲨、双吻前口蝠鲼、菱皮龟、伪虎鲸等海洋动物。海洋是生命的摇篮，地球上最大的动物就生活在海洋中。
两栖类是最原始的陆生脊椎动物，生殖和发育仍在水中进行，个体发育中经历幼体水生和成体水陆两栖生活。
爬行动物是统治陆地时间最长的动物，主宰了地球的中生代。
两栖与爬行动物展区“两栖、爬行动物”展区展示了长江下游的阔叶林中多种两栖动物和爬行动物的生存情形。包括我国特有的爬行动物扬子鳄，特有的两栖动物大鲵。
鸟类标本展区鸟类是体表被覆羽毛，有用以飞行的翼，卵生、恒温的高等脊椎动物。某些种类的鸟，沿着相对固定的路线迁飞，我们简称之为候鸟。我国候鸟的主要迁徙路线有3条，烟台位于最为重要的中线，本厅展示的鸟类标本有120余种，200余只。
哺乳动物是动物发展史上最高级的阶段，也是与人类关系最密切的一个类群，哺乳和胎生是哺乳动物最为显著地特征。
“森林与草原动物”展区展示由中国东北的针阔混交林，中国西南阔叶林，非洲热带草原复原场景以及其中生存的代表动物。包括世界上最大的猫科动物东北虎，世界上最高的哺乳动物长颈鹿。
森林与草原动物展区