Neben der riesigen Klasse der Insekten gibt es noch weitere Klassen an Gliedertieren und viele weitere Tierstämme, die zu den wirbellosen Tieren gehören. Darunter befinden sich bedeutende Gruppen wie Krebse, verschiedene wurmartige Tierstämme wie Regenwürmer oder Plattwürmer, Korallen und Quallen, Seeigel und Seesterne und so weiter. Nur ganz wenige Objekte besitzt das Naturhistorische Museum Basel von Einzellern und Wenigzellern.
Spinnen (Araneae) Die Spinnensammlung wurde vorwiegend in den Jahren von 1900 bis 1950 aufgebaut. Sie umfasst rund 2500 Arten und gegen 500 Typusexemplare. Spinnen werden in 75%-igem Alkohol aufbewahrt.
Milben (Acari) Die Milbensammlung umfasst vorwiegend Wassermilben und wurde vom langjährigen ehrenamtlichen Mitarbeiter Carl Bader aufgebaut.
Weichtiere (Mollusca) Zu den Weichtieren gehören neben Schnecken auch Muscheln. Die Sammlung der Mollusken ist eine der Schwerpunktsammlungen und beinhaltet einige der ältesten Sammlungsobjekte des Hauses.
Weitere Gruppen wirbelloser Tiere Ende des 19. Jahrhunderts wurden aus allen Tiergruppen Belege gesammelt, um einen Überblick über die Vielfalt des Lebens zu bekommen. So sind viele Objekte aus Bereichen zusammengekommen, die heute nicht mehr erweitert werden.