海洋生物厅向游客展示了海洋的各类化石，这要追溯到5.7亿年前的海洋世界寒武纪生命大爆发。“大爆炸”般地从在地球上未露过面的动物一下子出现在海洋中，出现了形态各异的三叶虫，它是一种海生节肢动物，是现代螃蟹、龙虾和昆虫的远亲，整个繁衍历程经过了3亿年，品种达到1万多种。被称为海洋之王，在生物进化天上写下了辉煌。另外还有奥陶纪时期海洋中出现的最大的软体动物鹦鹉螺目软体动物，其化石外观形似宝塔，还有腕足动物鸮头贝、头足动物菊石以及各种贝类和珊瑚化石。