Особое место в экспозиции музея принадлежит коллекции бабочек ректора Казанского университета Александра Михайловича Бутлерова (1828 — 1886), создателя теории химического строения органических веществ.
Выставка чешуекрылых насекомых размещена в отдельной остекленной витрине. В коллекции несколько сотен экспонатов, среди которых присутствуют редкие экземпляры. Энтомологией будущий химик увлекся еще в студенческие годы. Он выпускался с дипломом, темой которого были бабочки, обитающие в Волго-Уральском регионе.
Чешуекрылых, которых Александр Михайлович собирал на протяжении всей жизни, он передал в дар музею в 1881 г. Удивительно, что большую часть хрупкой экспозиции удалось почти полностью сохранить в тяжелые годы Октябрьской революции и Великой Отечественной войны.