Сектор ихтиологии был организован в 1932 году. В секторе работают специалисты-ихтиологи, занимающиеся изучением рыб и рыбообразных позвоночных животных (Миксины и Цефаласпидоморфы). Основная задача сектора и работающих в нем сотрудников — сбор, пополнение и хранение ихтиологических коллекций, представленных главным образом влажными препаратами (спиртовой или формалиновой фиксации), обеспечивающими возможность научных исследований коллекционного материала. Поскольку сотрудники сектора являются специалистами (или проходят специализацию) по тем или иным группам рыб, они также ведут по ним научные исследования, в основном по таксономии, фаунистике, морфологии и эволюции рыб.
В настоящее время ихтиологическая коллекция Зоомузея по богатству видового состава и количеству экземпляров уступает среди идентичных собраний в России лишь коллекциям Зоологического института РАН и входит в первую десятку соответствующих собраний музеев Мира.