该厅主要展示的是中生代动物恐龙及鸟类的化石。
    恐龙在三叠纪时期出现，繁盛于侏罗纪时期，灭绝于白垩纪。由于中生代气候温暖湿润、四季如春，到处生长着植物，所以很适宜爬行动物生存，尤其是各类恐龙，迅速繁衍分化，遍布世界各地，品种达到数千种，控制了当时的海、陆、空三大栖息环境，称霸地球长达1.5亿年之久。恐龙是地球上生活过最成功的动物种类之一。
    该厅收藏有长达24米的合川马门溪龙复原模型，国内最大的板式禽龙化石（长近8米），数以百计的形态可爱的鹦鹉嘴龙，还有从恐龙向飞行鸟类进化的初级阶段代表——中华鸟龙，世界上最早有喙的鸟类——圣贤孔子鸟等稀有化石。另外还向观众展示了上千枚形态各异的恐龙蛋化石。通过各类恐龙化石的展示,不仅对研究鸟类起源，而且对研究恐龙的生理、生态和演化都有不可估量的重要意义。

目前国内最大的恐龙复原模型（长约24米的合川马门溪龙）

名为“龙生九子”的罕见堆式鹦鹉嘴龙化石

恐龙蛋化石

目前国内最大的板式禽龙化石