Constituées depuis le XIXè siècle, les collections des Sciences de la Terre et de l'Univers regroupent les minéraux, roches et fossiles.

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" Quant au Muséum, ce n'est point, comme beaucoup de personnes peuvent le croire, un recueil de curiosités sans autre but que d'amuser quelques oisifs. Il contient des collections d'un intérêt réel et d'une haute valeur scientifique. Ce qui donne surtout à un musée son importance, ce sont les collections typiques, c'est à dire celles qui ont servi de base à un écrit et qui contiennent les objets à l'appui des faits avancés par l'auteur. Ces collections sont à l'histoire naturelle ce que sont les archives pour l'histoire des  peuples. Or, notre musée, grâce à son existence déjà plus que demi-séculaire, en possède un certain nombre."
 

Louis Bureau, conservateur au Muséum de Nantes de 1882 à 1919 

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La collection de météorites et d'impactites, l'une des plus riches de France, illustre nos connaissances sur l'Univers.