Die Schmetterlingssammlung beherbergt eine besondere Kostbarkeit. Es Handelt sich um ein seltenes Exemplar des Großen Eisvogels Limenitis populi L., bei dem das rechte Flügelpaar Farbmerkmale eines männlichen Tieres und das linke Flügelpaar Merkmale eines weiblichen Tieres trägt (Gynandromorphismus ). Dieser Schmetterling wurde 1807 in der Leina in Altenburg gefangen.

Die osterländischen Schmetterlinge und Käfer wurden besonders intensiv von den Altenburger Entomologen Prof. J. H. Apetz und M. Schlenzig erforscht. Sie ordneten und bestimmten die Insekten der Sammlung der Naturforschenden Gesellschaft des Osterlandes (NGdO) und ergänzten diese stetig mit Doppelstücken aus ihren eigenen Sammlungen. Ihre Privatkollektionen erwarb die NGdO 1850 für 500 Taler. Zu Ehren des Käferspezialisten Prof. Apetz wurde 1846 eine Marienkäferart Scymnus apetzi MULS. benannt. Dagegen fehlten bei den weniger attraktiven Wirbellosen-Gruppen spezielle Bearbeiter. Aus diesem Grund existierten hier keine geschlossenen Kollektionen. So kamen vorwiegend Einzelobjekte, die den Charakter von repräsenativen Schauobjekten trugen, in die Sammlung. Deutlich wird dies bei den Korallen. Sie sind nur durch einige Exmplare vertreten, die Dr. von Stieglitz 1880 während einer Weltreise gesammelt hatte.

Bei einer Durchsicht der Sammlung der NGdO entdeckte im Jahre 1912 Prof. Dr. Leinenfeld eine bis dahin noch unbekannte Art eines Schwammes, den er Spinosella infundibulum nannte. Relativ umfangreich ist die Kollektion von Weichtieren, von denen jedoch in der früher allgemein üblichen Weise nur die Gehäuse bzw. Schalen aufbewahrt wurden. Bei den Land- und Süßwassermollusken handelt es sich vorwiegend um europäische Formen (Deutschland, Italien, Krain [Jugoslawien]). Aus heutiger Sicht bedeutend ist vor allem die Molluskensammlung, die zwischen 1930 und 1945 von dem als Ornithologe bekannten Altenburger Hugo Hildebrandt angelegt wurde. Diese enthält noch originale Fundangaben.