Nel vecchio museo le nove sale espositive illustravano al visitatore i diversi aspetti dell'ambiente naturale della Valle d'Aosta. Possono rappresentare, dunque, un'utile panoramica introduttiva per chi intenda poi immergersi realmente nel territorio valdostano attraverso le centinaia di escursioni che esso propone, ma anche un'utile informazione per chi non ha il tempo di approfondire tali tematiche.
La Sala uno era ricavata dall'antica scuderia seminterrata, staccata dal corpo principale del maniero. Nell'ingresso, oltre alla biglietteria, sono ospitati alcuni rappresentanti della fauna estinta della regione: l'orso, il gallo cedrone, il gatto selvatico ed altri che invece sono ricomparsi recentemente: il lupo, la lince, il gipeto. La scomparsa di questi animali, avvenuta tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo, è imputabile alla rarefazione degli ambienti naturali per essi vitali e alla persecuzione diretta da parte dell'uomo in quanto considerati specie nocive.
La Sezione Mineralogica era suddivisa in un settore sistematico e in un settore tematico; nel primo sono esposti i principali minerali presenti in Valle d'Aosta; nel secondo sono illustrati, mediante foto, carte schematiche e campioni rappresentativi, alcuni argomenti di particolare interesse, quali le miniere della Valle d'Aosta (famose le miniere d'oro della Val d'Ayas e la miniera di manganese di Praborna, a Saint-Marcel) e i minerali ospitati nelle rodingiti e negli gneiss e graniti del Monte Bianco. La Sezione Petrografica è anch'essa suddivisa in un primo settore didattico-sistematico, cui fa seguito un settore più specificatamente dedicato alle rocce della nostra Regione.
Questa sala era dedicata alle caratteristiche e alle variazioni nel tempo del clima e dei ghiacciai valdostani. Riproduzioni di foto, stampe e acquerelli testimoniano l'ampiezza di tali variazioni. Inoltre, nel vano della finestra, si può osservare un ceppo di Pino cembro morto a causa dei cambiamenti climatici dovuti alla “piccola era glaciale”, che tra il 1550 ed il 1850 cambiò il paesaggio alpino riducendo le foreste e incrementando l'estensione dei ghiacciai.
Al suo interno si poteva ammirare una piccola parte della collezione osteologica del Parco Nazionale del Gran Paradiso. Essa è costituita da crani di stambecco appartenuti ad animali morti per cause naturali. Tali reperti, oltre a costituire la più importante collezione a livello mondiale, vengono studiati per approfondire le conoscenze sulla craniometria della specie. Nella sala, alcuni esemplari naturalizzati illustrano alcuni importanti aspetti della biologia dello stambecco.
Venivano illustrate le seguenti tematiche sulla flora della Valle d'Aosta:
Era presente anche una sezione dedicata ai licheni, dove venivano esposti vari esemplari,
alcuni dei quali appartenenti alla collezione storica dell'abate Henry.
Altra sala dedicata alla flora e alla vegetazione. Vi si descrivevano i più caratteristici
raggruppamenti vegetali della Valle d'Aosta:
In particolare le oasi xerotermiche presentano una flora ed una vegetazione tra le più interessanti della regione con specie originarie dei territori steppici dell'est Europa e dell'Asia centrale, come specie giunte dalle coste del Mediterraneo.
Nella sala erano stati ricostruiti quattro caratteristici habitat naturali della Valle d'Aosta:
Ogni teca ospitava, inseriti nel proprio paesaggio, specie animali e vegetali tipiche dell'habitat presentato; una cartina ne illustrava la diffusione regionale, mentre uno schema permetteva di identificare ciascuna specie.
La sala era dedicata alla classe degli Uccelli e suddivisa in due parti. La prima concerne gli aspetti generali della morfologia e della biologia di questo gruppo illustrando gli adattamenti morfologici, il mimetismo, il volo, le differenti abitudini alimentari e la riproduzione. La seconda presentava una rassegna sistematica di circa 170 specie tra le più frequentemente osservabili sul territorio valdostano.
La sala illustrava i Mammiferi, suddivisi nei gruppi sistematici presenti in Valle d'Aosta:
I vari pannelli ne descrivevano le particolarità e nelle teche erano presenti alcuni esemplari di mammiferi naturalizzati.
L'esposizione trattava le principali caratteristiche della classe degli Insetti.
Nei primi tabelloni venivano commentati alcuni schemi che illustravano le particolarità morfologiche
e gli stadi di sviluppo, soffermandosi maggiormente sugli aspetti legati alla locomozione e
all'alimentazione.
Con l'aiuto dei reperti esposti e di macrofotografie venivano quindi illustrati alcuni degli ordini
più conosciuti.