Entrando nella Palazzina che ospita il Museo Naturalistico di Palazzo d’Arco, si ha l’impressione di osservare il tipico studiolo privato dello scienziato: uccelli impagliati che sembrano sbirciare dagli armadi nei quali sono racchiusi, qualche strumento scientifico appoggiato sugli scrittoi, cassettiere stipate di fossili o conchiglie, vetrine luccicanti di minerali. Luigi d’Arco, infatti, come spesso accadeva in quel periodo storico, anche avvalendosi della collaborazione di eminenti studiosi dell’epoca, raccoglie incessantemente durante tutta la vita preziosi esemplari di specie del mondo animale, affiancandoli alle altre raccolte naturalistiche iniziate già dal nonno Giovanni Battista Gherardo (1739-1791). Di particolare pregio si rivela la collezione di uccelli, restaurata nel 1995, che annovera un rilevante numero di specie italiane, molte delle quali diffuse anche nel territorio mantovano e in qualche caso oggi rare (come il Tarabuso, Botaurus stellaris) o assenti. Dei 352 esemplari totali, oltre a quelli autoctoni, se ne evidenziano anche alcuni normalmente alloctoni, come l’Ibis mignattaio (Plegadis falcinellus) trovato però nel 1871 nei dintorni di Mantova. Oltre ai numerosi esemplari della raccolta ornitologica, collocati negli armadi-vetrina della sala di Apollo, campeggiano su di un basso armadio al centro della stanza nell’attigua Sala di Seth un bell’esemplare giovanile, lungo circa 130 cm, di Coccodrillo del Nilo (Crocodylus niloticus) e uno di Tartaruga marina della specie Caretta caretta, entrambi in ottimo stato di conservazione. Per quanto riguarda le altre classi dei vertebrati, oltre alla massiccia presenza degli Uccelli, in una piccola vetrina-armadio si segnalano alcuni campioni di crani di ovini, di felini e di mustelidi e due piccole tartarughe Emys. Oltre agli animali tassidermizzati, il museo ospita una ricca collezione osteologica, collocata prevalentemente nella Sala di Seth, dove i reperti sono appoggiati sugli armadi o appesi alle pareti: numerosi palchi di ungulati, anche estinti, fra i quali si segnalano Megaloceros giganteus e Bos primigenius.