W pierwszym roku działalności utworzono skromne kolekcje podzielone na 4 działy: zoologiczny, paleontologiczny, mineralogiczny i botaniczny. Zgromadzono m.in. wypchane ptaki, 15 wypchanych zwierząt oraz 400 owadów. Wkrótce muzeum przekazano wielką kolekcję entomologiczną liczącą 3 tysiące okazów – niestety w całości strawił ją pożar w 1872 roku. Od 1873 roku datuje się rozpoczęcie kolekcjonowania zabytków archeologicznych i numizmatycznych.
W 1887 roku w Jekaterynburgu została zorganizowana wielka Uralsko-Syberyjska Wystawa Naukowo-Przemysłowa, w której zaprezentowano także zbiory miejscowego muzeum. Od 14 czerwca do 15 września odwiedziło ją ponad 80 tysięcy osób, co młodej instytucji muzealnej przysporzyło nowej popularności, nie tylko w mieście, ale także w Imperium Rosyjskim. Wśród zaprezentowanych zbiorów znalazły się m.in. zgromadzone przez muzeum okazy związane z autochtonicznymi ludami tych ziem, a więc ubrania, narzędzia, broń i elementy kultu. Największym problemem muzeum było zdobycie własnej siedziby, w której istniałaby możliwość ekspozycji stale rosnących zbiorów. Początkowo eksponaty przechowywane były w mieszkaniach prywatnych, a od 1871 roku muzeum zajmowało dwa małe pomieszczenia, które wkrótce i tak okazały się niewystarczające.