В Сахалинской области отмечено всего 372 вида пернатых. Среди них есть гнездящиеся перелетные, гнездящиеся и зимующие, только зимующие, и залетные. Около 50 видов, обитающих в области, являются редкими в целом для фауны России, и внесены в Красную книгу. В составе коллекции редких видов птиц в экспозиции представлены редко залетный даурский журавль (Grus vipio), два вида аистов (Ciconiidae): дальневосточный аист (Ciconia boyciana) и черный аист (Ciconia nigra), хищные ястребиные птицы (Accipitridae): орлан-белохвост (Haliaeetus aibicilla) и белоплечий орлан (Haliaeetus pelagicus), сокола (Falconidae): сапсан (Faico peregrinus) и кречет (Faico gyrfaico), из утиных (Anaridae) — мандаринка (Aix galericulata), из куликов (Charadnidae) — японский бекас (Gallinago hardwickii) и горный дупель (Gallinago solitaria), и из голубиных (Columbidae) — зеленый голубь (Sphenurus sieboldii).

Наиболее многочисленны на островах виды, экологически связанные с водоемами. Птицы морей и морских побережий: бакланы (Phalacrocoracidae), чайки (Laridae), чистики (Alcidae) — образуют огромные скопления, так называемые “птичьи базары”. Их гнездовые колонии могут насчитывать от нескольких пар до нескольких сотен тысяч птиц. Карга в экспозиции показывает местонахождения более 20 крупных птичьих базаров на островах.

На морских заливах и их побережьях в период пролета весной и осенью можно наблюдать большие скопления лебедей (Cugnus cugnus), различные виды уток (Anatidae) и куликов (Charadnidae). Весь год на побережьях живут морские орлы: орлан-белохвост (Haliaeetus aibicilla) и белоплечий орлан (Haliaeetus pelagicus), вороны: большеклювая (Corvus macrorhynchos), черная (С. согопе), и ворон (С. согах). Прилетают на зимовку на острова и держатся на морских побережьях белая полярная сова (Nystea scandiaca) и сокол-сапсан (Faico peregrinus).

Типичная тундровая птица белая куропатка (Lagopus lagopus) населяет тундроподобные ландшафты Северного Сахалина и лиственничные редколесья северной и средней частей острова. В экспозиции представлена биогруппа белой куропатки в весеннем и зимнем оперениях.

Из лесных птиц более многочисленны дятлы (Pidformes) и воробьиные (Passeriformes). Более 70 видов птиц, представленных в экспозиции, зимуют на островах. Экспозиция знакомит с различными видами птиц: рябчиком (Tetrastes bonasia), каменным глухарем (Tetrao parvirostris) и белой куропаткой (Lagopus lagopus), с кочующими всю зиму в островных лесах дятлами (Piciformes): черным дятлом (Dryocopus martius), седым дятлом (Picus canus), большим пестрым дятлом (Dendrocopos jor), малым пестрым дятлом (Dendrocopos minor), малым острокрылым дятлом (Yungipicus kizuki), трехпалым дятлом (Picoides tridactylus). Экспозиция показывает наиболее многочисленных зимой в лесах воробьиных птиц: поползня (Sitta europaea), синиц (Paridae), клеста-еловика (Loxia curvirostra), щура (Pinicola enucleator), свиристеля (Bombycilla garrulus), снегиря (Pyrrhula pyrrhula), сойку (Garrulus grandarius), кедровку (Nucifraga caryocatactes), пищуху (Certhia familiaris) и других.

В составе коллекции также птицы, зимующие на незамерзающих участках рек Сахалина и Курильских островов: бекас-отшельник (Gallinago solitaria) и оляпка (Cinclus pallasii).

Есть в экспозиции среди коллекции лесных птиц и редкие южные теплолюбивые виды: зеленый голубь (Sphenurus sieboldii) и японская желтоспинная мухоловка (Xanthopygia narcissina). Эти птицы гнездятся на Южном Сахалине и Южных Курильских островах.

Представленные в экспозиции большеклювая и черная вороны, и воробей полевой (Passer montanus) — наиболее многочисленные птицы сел и городов.