植物研究室では、現生の植物（陸上植物、藻類）と菌類の標本を扱っています。当館の標本庫はOSAの略称で国際登録されており、およそ43万5千点の資料が配架されています。
これらのうちほとんどはさく葉標本（おしば標本）ですが、木材や種子、果実の標本も保管しています。特に、種子植物・シダ植物は大阪を中心とした近畿地方産植物が重点的に収集され、近畿各地のレッドリスト作りなど環境保全にも利用されています。蘚苔類（こけ）標本も国内有数のコレクションとなっています。藻類標本は、大阪湾から紀伊半島沿岸を中心とした全国的なコレクションです。菌類はキノコやカビの他、変形菌、地衣類の乾燥標本を収蔵しています。
参考文献：藤井伸二(2002)大阪市立自然史博物館植物標本庫（OSA）について.日本植物分類学会ニュースレター No.5
標本Total 434,899点（2023年現在）