Bereits im Treppenhaus begrüßen den Besucher der Paläontologischen Sammlung zahlreiche Skelette von Fischsauriern und Meereskrokodilen aus der Posidonienschiefer-Formation (rund 184 Millionen Jahre alt) von Holzmaden.
Besonders günstige Bedingungen am Meeresgrund haben dazu geführt, dass die Fossilien fast unversehrt überliefert wurden, teilweise sogar die Reste von Weichteilen oder Embryonen erhalten blieben.
Im Vorraum des Museums können einige spannende Spurenfossilien aus dem Erdaltertum und Erdmittelalter Spaniens, Italiens und Deutschlands betrachtet werden.
Im zweiten Obergeschoss befindet sich die Paläobotanische Schausammlung, die die Entwicklung der Pflanzen seit dem frühen Erdaltertum bis in die jüngste Vergangenheit darstellt.