Questa sezione consta di 1577 (millecinquecentosettantasette) reperti tra molluschi, pesci, crostacei ed echinodermi. E’ l’unica sezione museale di recente costituzione per ciò che concerne la raccolta e conservazione dei suoi reperti. E' stata espressamente voluta e creata dall’Esimio Prof. Pietro Parenzan (1902 - 1992), speleologo, malacologo e biologo marino di fama internazionale, Direttore e fondatore della Stazione di Biologia Marina di Porto Cesareo (LE) e del Museo del Sottosuolo di Taranto. Nel 1981 coinvolse e costituì un gruppo di giovani ricercatori, che nella Penisola Salentina si adoperarono nel monitoraggio e catalogazione di reperti scientifici. Sotto la sua autorevole supervisione, tutto il materiale fu oggetto di approfonditi studi riferiti soprattutto al materiale spiaggiato. Questa sezione è stata il fondamento di numerose ricerche universitarie perdecine di tesi e studi sperimentali.
La collezione dei mammiferi marini include modelli a grandezza naturale di splendidi delfinidi, come il delfino comune (Delphinus delphis), il lagenorinco (Lagenorhynchus cruciger) e il tursiope (Tursiops truncatus). Si tratta di modelli di un realismo estremo che sembrano quasi doversi muovere da un momento all’altro!
Alla collezione appartiene un maestoso modello di globicefalo (Globicephala melena), cetaceo che raggiunge i 6 metri lunghezza, e una splendida otaria del sudamerica, esposta per gentile concessione dell’Amministrazione Provinciale di Venezia. Allo scopo di comprendere la similitudine con i mammiferi terrestri è stato montato lo scheletro di un piccolo cetaceo.
Dai delfini si passa agli squali, altri predatori dei mari. Il primo squalo che troviamo desta impressione solo per le sue dimensioni! È lo squalo elefante (Cetorhinus maximus), che nonostante possa raggiungere i 12 metri di lunghezza, si nutre solo di plancton. Il modello è stato ottenuto da un animale di 6,30 m spiaggiatosi sulla costa salentina il 16 ottobre 1984.
Segue un minaccioso squalo tigre (Galeocerdo cuvier), che appartiene alla stessa famiglia del famigerato squalo bianco. Veloci e possenti nel nuoto, gli squali tigre cacciano banchi di pesci al largo, ma sono anche a loro agio in prossimità delle coste, a volte si spingono perfino nei porti e nelle lagune. La verdesca (Prionace glauca), squalo viviparo diffuso in tutti i mari, nonostante il suo aspetto, raramente attacca l’uomo e si nutre di pesci, cefalopodi e uccelli marini. Il bizzarro squalo martello (Sphyrna zygaena) deve il suo nome alla strana protuberanza a forma di martello che ha ai lati del capo, dove proprio a queste estremità sono posti gli occhi. Sembra che la testa schiacciata e ampia migliori la capacità di localizzazione elettrica data da due sensori separati, che consentono allo squalo di controllare un'area di ricerca più vasta.
Continuiamo la visita con numerose altre preparazioni di squali di minori dimensioni, come il gattuccio (Scyliorhinus canicola), piccolo squalo oviparo dal corpo allungato e dalla testa appuntita, e per finire alcune razze che malgrado il differente aspetto, appartengono, come gli squali, al gruppo dei pesci cartilaginei.
Parlando di predatori dei mari, non si può ignorare nel museo la presenza di un magnifico esemplare di pesce spada (Xiphias gladius), riconoscibile per le sue grandi dimensioni – fino a 4 metri di lunghezza - e dal caratteristico gladio, composto da materiale osseo e usato come arma di offesa e di difesa. Completano la collezione dei giganti dei mari un meraviglioso esemplare di tonno rosso (Thunnus thynnus), lungo più di 3 metri e di 220 kg di peso! Ha un corpo possente, dorso e ventre arcuato e provvisto di 9 piccole pinne simmetriche su dorso e ventre. Esemplari così grossi oggi si pescano con difficoltà, a causa del sovrasfruttamento di questa importante risorsa ittica. Incontriamo poi il pesce luna (Mola mola) caratterizzato dalla forma allungata e molto compressa ai fianchi e da una sorta di becco, formato dalla fusione dei denti.
Sono ben rappresentati tutti i pesci d’acqua dolce del Sile e del Piave.
Questa sezione termina con le tartarughe marine, tra gli animali più interessanti e simpatici dei nostri mari. Ci sono: un'enorme Tartaruga liuto (Dermochelys coriacea), dalla corazza formata da una infinità di placchette ossee ricoperte da uno strato di cuoio, che si ciba quasi esclusivamente di grandi meduse; la Tartaruga comune (Caretta caretta), distribuita in tutto il Mediterraneo e minacciata dall’inquinamento marino e dalla proliferazione degli stabilimenti balneari nelle spiagge dove nidifica; la tartaruga verde (Chelonia mydas) e la tartaruga embricata (Eretmochelys imbricata).

Nella fotogallery in basso le immagini di alcuni esemplari esposti nel museo: