A coleção de Paleontologia reúne fósseis de origem animal e vegetal, abrangendo desde os registros mais antigos, com mais de 200 milhões de anos, até exemplares pertencentes à megafauna. Os materiais foram coletados, em sua maioria, na região central do Rio Grande do Sul, embora a coleção também contemple fósseis provenientes de outras regiões do estado.