С середины тридцатых годов отделом природы, который и раньше славился богатейшими коллекциями экспонатов, руководил Гордей Лесовик (настоящее имя Николай Петухов). Художник-натуралист, писатель, охотник, орнитолог — этот очень увлеченный человек сохранил и значительно приумножил экспозиции отдела природы. Многие небольшие музеи области в тридцатые годы были расформированы, их экспонаты также пополнили коллекции Рыбинского музея.
В конце лета 1941 года краеведческий музей подготовили к «консервации» и эвакуации. Большая часть здания была отдана под нужды военкомата. Почти все сотрудники музея ушли на фронт. В начале 1942 года, когда опасность оккупации Рыбинска фашистами миновала, в галерее вновь открылись для посещения некоторые экспозиции, например, проводились экскурсии по историческим экспозициям и в отделе природы. В конце Великой Отечественной войны воинская часть, которая занимала некоторые помещения галереи, освободила их, и служащие смогли разместить запасники музея.