С первых дней организации института существует Гербарий высших растений Сахалинской области. Основоположниками гербарной коллекции были ведущие отечественные ботаники А.И. Толмачев, М.Г. Попов, Н.Е. Кабанов, Л.М. Алексеева, А.М. Черняева, Е.М. Егорова. На основе материалов гербария были изданы определители высших растений Сахалинской области (Толмачев, 1956; «Определитель …», 1974).

Сегодня коллекция составляет 30000 гербарных листов с образцами 1500 видов сосудистых растений, а также 1411 листов, собранных японскими коллекторами. Сахалинские и курильские гербарные сборы были использованы в фундаментальной региональной флористической сводке «Сосудистые растения Советского Дальнего Востока» (тт. 1 – 8, 1985 – 1996).

Содержит материалы, собранные сотрудниками лаборатории зоологии за период с 1961 по 1982 гг. В 1983 был опубликован «Каталог коллекций млекопитающих СахКНИИ». В коллекции насчитывается 7225 экземпляров млекопитающих: 2147 – насекомоядных, 34 – рукокрылых, 128 – зайцеобразных, 2798 – грызунов, 5 – китообразных, 2038 – хищных, 67 – ластоногих, 1 – сирен, 7- парнокопытных.

Оранжерея ИМГиГ ДВО РАН построена в 1932 году, одновременно со зданием института, является хранилищем уникальной коллекции живых растений тропических, субтропических и бореальных флор Земли. Здание оранжереи включено в список архитектурно-природных памятников г. Южно-Сахалинска. Имея более 300 видов и сортов растений, она выполняет не только культурно-познавательную роль мини ботсада, но и является научно-экспериментальной базой, где решаются теоретические и прикладные задачи по интродукции, растениеводству и развитию сельского хозяйства в регионе. Результаты проведенных в ней исследований, по сути, заложили фундамент современного тепличного хозяйства области и широкого внедрения в сельскохозяйственное производство целого ряда полевых овощных культур, не выращиваемых ранее на Сахалине.

Долгие годы проводимые в теплице работы были направлены, главным образом, на увеличение видового разнообразия коллекции травянистых и древесных пищевых, лекарственных и декоративных растений и исследование возможности их использования в экспозициях Сахалинского ботанического сада, озеленении населенных пунктов и оформлении зимних садов лечебно-оздоровительных учреждений. Коллекцию растений оранжереи можно считать одной из «родоначальниц» всех искусственных насаждений перечисленных объектов г. Южно-Сахалинска и его окрестностей.