Istituito nel 1980, viene gestito fino al 1993 dal Comune in collaborazione con l'Associazione Pangea e il Gruppo Speleologico Faentino. Il nucleo originario dei materiali è costituito dalle collezioni ornitologiche ed entomologica di Domenico Malmerendi (1900-1980) e dai materiali abiologici del Museo Speleologico Romagnolo. La raccolta ornitologica malmerendiana, iniziata nel 1923, consiste di oltre duemilatrecento esemplari rappresentativi dell'avifauna regionale e nazionale, con un nucleo di reperti esotici. La collezione entomologica della stessa donazione, quantificabile in oltre ottocentoventimila esemplari in cinquecentosettanta scatole entomologiche, è composta da un lotto proveniente dai continenti extra-europei e da una serie entomologica italiana, che ben rappresenta le forme provenienti dall'Appennino, dalle pinete e dalle zone umide costiere della Romagna.La parte entomologica è completata dal doppionario del Malmerendi e dalla collezione Lazzari, di stretta pertinenza locale, comprensive entrambe di alcune migliaia di insetti. Per quanto riguarda la geopaleontologia, il corpo storico dei materiali consiste nei reperti che già facevano parte del Museo Speleologico Romagnolo, istituito nel 1969 sulla base delle ricerche dei due gruppi speleologici cittadini, "Vampiro" e "Città di Faenza", riunitisi nel 1966 nel Gruppo Speleologico Faentino. La consistenza delle collezioni del Gruppo Speleologico Faentino ammonta a oltre ventimila reperti con supporti espositivi risalenti ai primi anni di attività speleologica locale, tra i quali un plastico del comprensorio territoriale degli anni Trenta. Tra i materiali rinvenuti nel corso delle ricerche più recenti sono da segnalare gli almeno cinque olotipi di vertebrati provenienti dal giacimento del messiniano finale della Cava del Monticino di Brisighella.