Відомчий анатомічний музей почав створюватись одночасно із заснуванням кафедри анатоії людини Харківського національного медичного університета. Нині в ньому є чотири зали, загальною площею більше 600 кв.м., де експонуються близько 4500 анатомічних препаратів, які демонструють будову тіла людини та деяких тварин в нормі та при вадах розвитку. Значна колекція препаратів відображає особливості антропогенезу, еволюційної й порівняльної макромікроскопічної анатомії вегетативної та соматичної нервової систем. У музеї експонуються унікальні муміфіковані препарати датовані початком та серединою XIX століття, а також колекція штучно деформованих черепів людини близько двотисячолітньої давності, знайдених при розкопках в Криму та Лівобережній Україні проф. Віктором Володимировичем Бобіним. Один із залів музею присвячений пам'яті академіка В.П. Воробйова, де виставлено велику кількість експонатів, що відтворюють його життя та творчі здобутки. У 2000 році, у зв’язку з наближенням 125-річчя з дня народження видатного анатома, в меморіальному музеї кафедри експонується воскова фігура В.П.Воробйова та нова оригінальна експозиція, яка відтворює обстановку 30-х років минулого сторіччя – часи завідування кафедрою академіком В.П. Воробйовим. Лекційна аудиторія-амфітеатр, поряд з відмінними акустичними даними, має оригінальні архітектурні особливості. Зокрема, в центрі аудиторії розташований стіл з мармуровою стільницею для демонстрації натуральних препаратів під час лекції, на її стінах знаходяться барельєфи Гіппократа, М.І. Пирогова, портрети В.П. Воробйова та Р.Д. Сінєльнікова. Головною цінністю аудиторії є унікальна фреска-панно (площею більше 30 кв. м.) «Урок анатомії Леонарда да Вінчі». Вона створена у 1918 p. відомим харківським художником Олександром Любимовим, учнем І.І. Рєпіна. На ній зображено видатного вченого-енциклопедиста, геніального художника епохи Відродження Леонардо да Вінчі за препаруванням і вивченням трупа. У 1990p. фреска була реставрована талановитим харківським художником А.О. Алєксєєвим, співпрацівником проф. Р.Д. Сінєльнікова, виконавцем більшості ілюстрацій при виданні "Атласа анатомії людини”.