该厅收藏有贵州关岭生物群的海百合以及鱼龙化石，它们生存于三叠纪时期，距今2亿3500多万年；有广西发现的泥盆纪时期的鹗头贝化石，距今长达3亿8000万年之久；还有在广东茂名等地发现的鳄鱼及无盾龟、海龟化石等，保存都相当完好。

    中华龙鸟、圣贤孔子鸟、四翼龙和尾羽龙等化石，发现于辽宁朝阳侏罗纪晚期至白垩纪早期的同一岩层中，距今大约1亿4000万年。

    有山旺动物群中个体最大的无角犀；保存完好、数量最多的柄杯鹿及大型的肉食性动物孔子犬熊等化石。它们生活于中新世，距今1800万年左右。

    产自新疆的硅化木，生长于距今1亿5000万年前的侏罗纪时期。

    另外，还有寒武纪时期的三叶虫化石，奥陶纪、泥盆纪时期出现的震旦角石、菊石以及现代生物标本红珊瑚树等。