З 1842 по 1862 рік кабінетом завідував Карл Кесслер. З другої половини XIX століття в зоологічному кабінеті почали проводитися порівняно анатомічні, ембріологічні та гідробіологічні дослідження. Під керівництвом О. Паульсона кабінет став доступним для загального відвідування.
У 1870-х роках було складено каталог виставкових колекцій, а пізніше - каталог наукових колекцій. У цей час колекція кабінету збільшувалася за рахунок пожертвувань Академії наук, приватних осіб і завдяки придбанням на кошти навчального закладу. У 1884 році фонд зоологічного кабінету мав близько 44 тисяч предметів. Після початку Першої світової війни кабінет 1915 року було евакуйовано до Саратова, звідки його повернули через два роки. Зоологічний кабінет відновив повноцінну роботу 1919 року. У цей час важливу роль у наповненні його фондів зіграв Сергій Кушакевич. В музеї в різний час працювали відомі дослідники та зоологи.