Paleontoloģijas ekspozīcija vēsta par dzīvības vēsturi uz mūsu planētas no tās rašanās pirmsākumiem līdz šodienai. Zemes dzīles glabā seno laikmetu liecības – augu un dzīvnieku pārakmeņojumus jeb fosilijas, kas saglabājušās iežos.
Ekspozīcija veidota, pamatojoties uz Zemes vēstures iedalījumu ērās un periodos. Katra ekspozīcijas sadaļa ir atsevišķs laika posms Zemes vēstures hronikā.
Izmantojot paleontoloģisko materiālu, stāstām par to, kā izmaiņas vidē ir ietekmējušas augu un dzīvnieku evolūciju – organiskās pasaules izmaiņas no vienkāršākiem organismiem līdz arvien komplicētākiem.
Ekspozīcijā apskatāmas unikālas devona perioda bruņuzivju Asterolepis ornata un daivspurzivju Panderichthys fosilijas, kas atrastas Latvijā (Lodes māla karjerā), juras perioda amonīti no Latvijas dienvidrietumu daļas, tiranozaura zobu fragmenti un citi vērtīgi atradumi.
Ekspozīcija izveidota 2006. gadā.
