Die Sektion mit Gliederfüßern (Arthropoden), Stachelhäutern (Echinodermata), Kiemenlochtieren (Hemichordata) und Manteltieren (Tunicata) umfasst ca. 45.000 Objekte und Inventareinheiten. Unter ihnen befinden sich u.a. bedeutende Bestände an verschiedenen Krebsen (Dekapoden) und Insekten, v.a. aus den Solnhofener Plattenkalken (Oberjura), die ersten fossilen Asselspinnen (Devon) sowie die umfangreichste Sammlung fossiler Seegurken (Holothuroidea).

Die Sektion umfasst diverse Gruppen der Wirbellosen wie Cnidaria (Nesseltiere), Porifera (Schwämme), Brachiopoda (Armfüßer), Bryozoa (Moostierchen) sowie die Ichnofossilien (Spuren).Den größten Bestand bilden Cnidaria, Porifera und Brachiopoda mit insgesamt ca. 45.000 Fossilien.

Weichtiere (Stamm Mollusca) bilden einen bedeutenden Teil der Bestände der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie und Geologie. Sie sind mit einigen Hundertausend Exemplaren vertreten, die etliche Tausend von Arten repräsentieren. Darunter befinden sich zahlreiche Typusexemplare und Abbildungsoriginale. Schwerpunkte sind Muscheln (Bivalvia), Schnecken (Gastropoda) und Kopffüßer (Cephalopoda) des Mesozoikums der Alpen und der Frankenalb sowie Mollusken aus dem Känozoikum des Molassebeckens. Darüberhinaus gibt es bedeutende Sammlungsbestände aus aller Welt. Hervorzuheben ist das Typusmaterial zu etlichen großen Monographien des 19. Jahrhunderts, wie zum Beispiel über die Fauna der obertriassischen Cassianer Schichten (Münster 1841), der Petrefacta Germaniae (Goldfuss 1826–1844), Oppels (1863) Monographie über jurassische Ammoniten oder die über die Gastropoden der oberjurassischen Stramberger Schichten aus der Tschechischen Republik (Zittel 1873). Ein besonderes Highlight ist unsere umfangreiche Sammlung coleoider Tintenfische aus den oberjurassischen Plattenkalken der Frankenalb.