La sezione di Paleobotanica comprende più di 5000 esemplari. I reperti più importanti sono la flora giurassica del Vicentino, appartenente alla collezione De Zigno e le bellissime fronde di palme provenienti dai principali giacimenti cenozoici del Veneto.

La sezione degli invertebrati fossili comprende più di 50.000 reperti, la maggior parte dei quali provenienti dalle Tre Venezie. La raccolta, molto significativa sia dal punto di vista scientifico che didattico, testimonia l'evolversi della vita sulla terra e le vicende paleogeografiche lungo un arco di tempo di più di 500 milioni di anni.

La sezione dei vertebrati fossili comprende circa 5000 esemplari, la maggior parte dei quali provenienti dal Triveneto. I reperti, tutti molto interessanti, documentano la storia evolutiva dei vertebrati e testimoniano i cambiamenti climatici e geografici avvenuti nel corso dei milioni di anni.